کشتن سلول های سرطانی بدون تأثیر بر سلول های طبیعی اطراف، مطلوب ترین رویکرد برای درمان هدفمند سرطان است. با این حال، به دلیل شباهت در ویژگی های بین سلول های طبیعی و سرطانی، نمی توان به راحتی به آن دست یافت. محققان در IBS یک رویکرد نوآورانه به نام CINDELA  (مهاجم INDEL اختصاصی سرطان) ایجاد کردند که به جهش‌های خاص سرطان حمله می‌کند و باعث شکسته شدن دو رشته‌ای DNA می‌شود تا به طور اختصاصی باعث مرگ سلول‌های سرطانی شود. امید است که CINDELA بتواند به یک رویکرد بالقوه برای درمان های شخصی سرطان در اکثر تومورها تبدیل شود.

تشخیص سرطان ممکن است بدترین خبر برای بیماران و خانواده هایشان باشد. گزینه‌های درمانی مرسوم مانند پرتودرمانی و شیمی‌درمانی اغلب نه تنها سلول‌های سرطانی، بلکه سلول‌های طبیعی را نیز از بین می‌برند که منجر به عوارض جانبی دردناکی می‌شود. پرتودرمانی و شیمی‌درمانی سلول‌های سرطانی را با ایجاد شکاف‌های دو رشته‌ای در DNA آنها از بین می‌برد. از آنجایی که هر دو درمان DNA را در سلول‌های طبیعی و سرطانی هدف قرار می‌دهند، پرتوها و داروهای شیمیایی نمی‌توانند بین سلول‌های سرطانی و طبیعی تمایز قائل شوند. بنابراین، کشتن بی رویه سلول های سالم و عوارض جانبی هنگام استفاده از این درمان ها اجتناب ناپذیر است. بنابراین، دانشمندان مدت‌هاست که به دنبال روشی برای هدف قرار دادن اختصاصی سلول‌های سرطانی بدون تأثیر بر سلول‌های طبیعی بوده‌اند، که یک نیاز حیاتی برای درمان ایده‌آل سرطان است.

اخیراً دو پیشرفت عمده در زمینه های علوم زیست پزشکی رخ داده است. یکی ژنومیک سرطان، و دیگری کشف یک اندونوکلئاز اختصاصی به نام CRISPR-Cas9 (که معمولاً قیچی ژنتیکی نامیده می شود). پروژه‌های ژنومیک سرطان دریافته‌اند که صرف‌نظر از منشأ آنها، اکثر سلول‌های سرطانی جهش‌های زیادی از جمله درج/حذف کوچک (InDel) چندین نوکلئوتید، تغییرات تک نوکلئوتیدی، و انحراف‌های کروموزومی بزرگ را انباشته می‌کنند. CRISPR-Cas9 که کشف آن توسط جایزه نوبل شیمی 2020 به رسمیت شناخته شد، فناوری است که می‌تواند برای ایجاد شکستن دو رشته‌ای DNA به روشی خاص استفاده شود.

محققان کره جنوبی در مرکز یکپارچگی ژنومی (CGI) در موسسه علوم پایه (IBS) این دو مفهوم را ترکیب کردند و ایده جدیدی برای درمان سرطان ارائه کردند. با استفاده از CRISPR-Cas9 برای ایجاد شکستگی های دو رشته ای DNA در جهش های اختصاصی سرطانی که فقط در سلول های سرطانی وجود دارد، آنها آغاز مرگ سلولی در سلول های سرطانی را بدون تأثیر بر سلول های طبیعی پیشنهاد کردند.

ابتدا، محققان تایید کردند که شکستگی‌های DNA دو رشته‌ای مبتنی بر آنزیم با استفاده از CRISPR می‌توانند مرگ سلولی در سرطان را شبیه به شکستگی‌های فیزیکی یا شیمیایی ناشی از پرتودرمانی یا شیمی‌درمانی القاء کنند. سپس، آن ها تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیکی را برای شناسایی جهش های منحصر به فرد InDel در چندین رده سلولی سرطانی مختلف، از جمله سینه، روده بزرگ، لوسمی و گلیوبلاستوما، که در سلول های طبیعی یافت نمی شوند، انجام دادند. بر اساس این اطلاعات، آنها با موفقیت عوامل CRISPR-Cas9 را برای هدف قرار دادن آن جهش ها ساختند.

دانشمندان نام این درمان جدید را CINDELA گذاشتند که مخفف عبارت "Cancer-specific InDel Attacker" است. CINDELA به طور انتخابی سلول های سرطانی را بدون تأثیر بر سلول های طبیعی می کشد. کشف شد که مرگ سلول های سرطانی ناشی از CINDELA به تعداد شکستگی های دو رشته ای DNA ایجاد شده توسط CRISPR-Cas9 بستگی دارد. به عنوان مثال، عامل CINDELA که باعث ایجاد 50 شکست در DNA شد، در کشتن سلول های سرطانی بسیار بهتر از واکنشی بود که تنها 10 شکست ایجاد کرد.

علاوه بر آزمایش‌های رده سلولی سرطانی، محققان مطالعات حیوانی بیشتری را برای تأیید اثر CINDELA در موجودات زنده انجام دادند. برای انجام این کار، سلول های توموری (سرطان روده بزرگ و ریه) از بیماران گرفته شد و به موش پیوند زدند. مشخص شد که درمان CINDELA می تواند رشد تومورها را در این موش ها سرکوب کند.

 

قابل ذکر است، از آنجایی که CINDELA جهش های InDel را که به عنوان رخداد جانبی در طول تومورزایی تولید می شوند را هدف قرار می دهد، CINDELA می تواند برای درمان اکثر سرطان ها استفاده شود.

مدیر CGI میونگ توضیح داد: "ما معتقدیم CINDELA می تواند به یک برنامه درمانی جدید برای درمان سرطان به عنوان داروی شخصی و دقیق برای همه بیماران سرطانی بدون عوارض جانبی شدید تبدیل شود." به عنوان نقطه عطف بعدی، محققان شروع به استفاده از این فناوری در تومورهایی کرده‌اند که مستقیماً از بیماران گرفته شده‌اند، همراه با گروه‌های تحقیقاتی که در فن‌آوری‌های مربوطه، مانند تحویل ژن، پلتفرم تشخیصی و ژنومیک سرطان تخصص دارند.

با این حال، یکی از موانعی که محققان در طول این آزمایش‌ها با آن مواجه شدند، نقل و انتقال عوامل CINDELA به تومورها بود. اگرچه آنها با استفاده از تیتر بالایی از ویروس برای تحویل CRISPR در موش به مهار قابل توجهی از رشد تومور دست یافتند، اما هنوز ممکن است این برای درمان مستقیم بیماران انسانی کافی نباشد. با این حال، چنین مانعی یکی از موضوعات اصلی در زمینه فعلی CRISPR-Cas9 است. محققان بر این باورند که در آینده نزدیک، توسعه سیستم‌های تحویل جدید در نهایت به ایجاد فناوری درمان سرطان CINDELA در بیماران سرطانی کمک خواهد کرد.