العلاج الجيني للصرع

يتم دراسة العلاج الجيني لبعض أشكال الصرع . ^[1] ويعتمد على ناقلات فيروسية أو غير فيروسية لتوصيل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي إلى مناطق الدماغ المستهدفة حيث تنشأ النوبات، من أجل منع تطور الصرع أو تقليل وتيرة و/أو شدة النوبات . وقد قدم العلاج الجيني نتائج واعدة في التجارب السريرية في المرحلة المبكرة لاضطرابات عصبية أخرى مثل مرض باركنسون ، ^[2] مما يزيد من الأمل في أن يصبح علاجًا للصرع المستعصي .

يشير الصرع إلى مجموعة من الاضطرابات العصبية المزمنة التي تتميز بالنوبات ، والتي تؤثر على أكثر من 50 مليون شخص، أو 0.4-1٪ من سكان العالم. ^{[3] [4]} هناك فهم أساسي للفسيولوجيا المرضية للصرع، وخاصة الأشكال التي تتميز ببداية النوبات من منطقة معينة من الدماغ ( الصرع الجزئي ). على الرغم من أن معظم المرضى يستجيبون للأدوية، إلا أن حوالي 20٪ -30٪ لا يتحسنون مع الأدوية المضادة للصرع أو يفشلون في تحملها . ^{[5] [6]} بالنسبة لمثل هؤلاء المرضى، يمكن تقديم الجراحة لإزالة المنطقة الصرعية في أقلية صغيرة، ولكن هذا غير ممكن إذا نشأت النوبات من مناطق الدماغ الأساسية للغة أو الرؤية أو الحركة أو وظائف أخرى. ونتيجة لذلك، يُترك العديد من المصابين بالصرع دون أي خيارات علاجية للنظر فيها، وبالتالي هناك حاجة قوية لتطوير أساليب مبتكرة لعلاج الصرع. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

من خلال استخدام نقل جينات النواقل الفيروسية، بغرض توصيل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي إلى المنطقة الصرعية، أظهرت العديد من النواقل العصبية والقنوات الأيونية ومستقبلات النواقل العصبية إمكاناتها كجينات منقولة لعلاج الصرع. ومن بين النواقل الفيروس الغدي ونواقل الفيروس الغدي المرتبطة (AAV)، والتي تتمتع بخصائص النقل العالي والفعال، وسهولة الإنتاج بأحجام كبيرة، ومجموعة واسعة من المضيفين، والتعبير الجيني الموسع. ^[7] كما أظهرت النواقل الفيروسية العدسية وعدًا.

من بين التحديات التي تواجه الترجمة السريرية للعلاج الجيني هي الاستجابات المناعية المحتملة للناقلات الفيروسية والجينات المنقولة وإمكانية حدوث طفرة إدخالية ، والتي يمكن أن تكون ضارة بسلامة المريض. ^[8] يعد التوسع من الحجم المطلوب للتجارب على الحيوانات إلى الحجم المطلوب للانتقال البشري الفعال مجالًا صعبًا، على الرغم من التغلب عليه في أمراض أخرى. بحجمه الذي يقل عن 20 نانومتر، يعالج AAV هذه المشكلات جزئيًا، مما يسمح بمروره عبر الفضاء خارج الخلية، مما يؤدي إلى انتشار الانتقال. على الرغم من أن المتجهات العدسية يمكن أن تتكامل في جينوم المضيف، إلا أن هذا قد لا يمثل خطرًا على علاج الأمراض العصبية لأن الخلايا العصبية البالغة لا تنقسم وبالتالي تكون أقل عرضة للطفرات الإدخالية ^{[ بحاجة لمصدر ]}

عند البحث عن طريقة لعلاج الصرع، يتم أخذ الفسيولوجيا المرضية للصرع بعين الاعتبار. وبما أن النوبات التي تميز الصرع تنتج عادة عن تفريغ مفرط ومتزامن للخلايا العصبية المثيرة، فإن الهدف المنطقي لعلاج العلاج الجيني هو تقليل الإثارة أو تعزيز التثبيط. من بين الأساليب الفيروسية، الجينات المنقولة العصبية التي يتم البحث عنها هي السوماتوستاتين والغالانين والنيوروبيبتيد Y (NPY). ومع ذلك، فإن الأدينوزين وحمض جاما أمينوبوتيريك (GABA) ومستقبلات GABA تكتسب المزيد من الزخم أيضًا. الجينات المنقولة الأخرى التي يتم دراستها هي قنوات البوتاسيوم وأدوات لقمع الاستثارة عند الطلب ( البصريات الوراثية والكيمياء الوراثية ). ^{[ بحاجة لمصدر ]}

الأدينوزين هو نوكليوسيد مثبط يعمل أيضًا كمنظم عصبي ، مما يساعد في تعديل وظائف المخ. له خصائص مضادة للالتهابات، بالإضافة إلى خصائصه العصبية الوقائية والمضادة للصرع. ^[6] النظرية الأكثر شيوعًا هي أنه عند إصابة الدماغ يكون هناك زيادة في التعبير عن كيناز الأدينوزين (ADK). تؤدي الزيادة في كيناز الأدينوزين إلى زيادة معدل التمثيل الغذائي لنوكليوسيدات الأدينوزين. بسبب انخفاض هذه النوكليوسيدات التي تمتلك خصائص مضادة للصرع والإفراط في التعبير عن كيناز الأدينوزين، يتم تحفيز النوبات، مما قد يؤدي إلى تطور الصرع . [ ^7] أظهرت الدراسات أن الإفراط في التعبير عن كيناز الأدينوزين ينتج عن داء النجميات بعد إصابة الدماغ، مما قد يؤدي إلى تطور الصرع. في حين أن الإفراط في التعبير عن كيناز الأدينوزين يؤدي إلى زيادة قابلية الإصابة بالنوبات، يمكن مواجهة التأثيرات وتخفيفها بواسطة الأدينوزين. ^[9] بناءً على الخصائص التي يوفرها الأدينوزين في منع النوبات، بالإضافة إلى موافقة إدارة الغذاء والدواء عليه في علاج أمراض أخرى مثل عدم انتظام ضربات القلب والألم المزمن، فإن الأدينوزين هو هدف مثالي لتطوير علاجات الجينات المضادة للصرع. ^[10]

يلعب الجالانين ، الموجود بشكل أساسي داخل الجهاز العصبي المركزي ( الجهاز الحوفي ، والقشرة الكمثرية، واللوزة)، دورًا في تقليل التعزيز طويل الأمد (LTP)، وتنظيم عادات الاستهلاك، فضلاً عن تثبيط نشاط النوبات. ^[11] تم تقديم الجالانين في التسعينيات من قبل Mazarati وآخرين، وقد ثبت أن له خصائص عصبية وقائية ومثبطة. من خلال استخدام الفئران التي تعاني من نقص في مستقبلات GalR1، تم استخدام نموذج مُوقد بالبيكروتوكسين لإظهار أن الجالانين يلعب دورًا في تعديل ومنع فقدان الخلايا الشعرية الهيلارية بالإضافة إلى تقليل مدة النوبات المستحثة. ^[12] تؤكد الدراسات التي أجريت هذه النتائج المتمثلة في منع تساقط الخلايا الشعرية الهيلارية، وتقليل عدد ومدة النوبات المستحثة، وزيادة عتبة التحفيز المطلوبة لإحداث النوبات، وقمع إطلاق الغلوتامات الذي من شأنه أن يزيد من قابلية نشاط النوبات. ^{[6] [11] [13]} يمكن استخدام تعبير الجالانين لتعديل وتقليل نشاط النوبات بشكل كبير والحد من موت الخلايا المصابة بالنوبات. ^[11]

يساعد نيوروببتيد واي (NPY)، الموجود في الجهاز العصبي اللاإرادي ، على تعديل منطقة تحت المهاد، وبالتالي عادات الاستهلاك. ^[6] وقد أجريت تجارب لتحديد تأثير NPY على النماذج الحيوانية قبل وبعد النوبات المستحثة. ^{[6] [14]} لتقييم التأثير قبل النوبات، أدخلت إحدى الدراسات ناقلات قبل 8 أسابيع من الاشتعال ، مما يدل على زيادة في عتبة النوبة. من أجل تقييم التأثيرات بعد وجود الصرع ، تم حقن الناقلات في حُصين الفئران بعد إحداث النوبات. أدى هذا إلى انخفاض نشاط النوبات. أثبتت هذه الدراسات أن NPY زاد من عتبة النوبة لدى الفئران، وأوقف تقدم المرض، وقلل من مدة النوبات. ^{[6] [14]} بعد فحص تأثيرات NPY على الاستجابات السلوكية والفسيولوجية، اكتُشف أنه ليس له تأثير على LTP أو التعلم أو الذاكرة. ^[14] تقوم إدارة الغذاء والدواء بمراجعة بروتوكول لنقل جين NPY. ^[13]

السوماتوستاتين هو ببتيد عصبي ومنظم عصبي يلعب دورًا في تنظيم الهرمونات بالإضافة إلى المساعدة في النوم والنشاط الحركي. يوجد بشكل أساسي في الخلايا العصبية المتوسطة التي تعدل معدلات إطلاق الخلايا الهرمية بشكل أساسي على المستوى المحلي. إنها تغذي الخلايا الهرمية. في سلسلة من الدراسات حيث تم التعبير عن السوماتوستاتين في نموذج إشعال القوارض ، تم التوصل إلى أن السوماتوستاتين أدى إلى انخفاض متوسط ​​مدة النوبات، مما يزيد من إمكاناته كدواء مضاد للنوبات. ^[15] النظرية في استخدام السوماتوستاتين هي أنه إذا تم القضاء على الخلايا الهرمية، فإن التغذية الأمامية، والمعروفة أيضًا باسم التثبيط، تُفقد. تحمل الخلايا العصبية المتوسطة التي تحتوي على السوماتوستاتين الناقل العصبي GABA، والذي يعمل في المقام الأول على فرط استقطاب الخلايا، وهو ما تستمد منه نظرية التغذية الأمامية. الأمل في العلاج الجيني هو أنه من خلال الإفراط في التعبير عن السوماتوستاتين في خلايا معينة، وزيادة نغمة GABAergic، من الممكن استعادة التوازن بين التثبيط والإثارة. ^{[6] [14]}

Kv1.1 هي قناة بوتاسيوم ذات بوابات جهدية مشفرة بواسطة جين KCNA1 . يتم التعبير عنها على نطاق واسع في الدماغ والأعصاب الطرفية، وتلعب دورًا في التحكم في استثارة الخلايا العصبية وكمية الناقل العصبي المنطلق من نهايات المحور العصبي. تم الإبلاغ عن العلاج الجيني الناجح باستخدام توصيل KCNA1 عبر الفيروس العدسي في نموذج القوارض للصرع في القشرة الحركية البؤرية . ^[16] كان العلاج جيد التحمل، مع عدم وجود تأثير يمكن اكتشافه على التنسيق الحسي الحركي. كما ثبت أن العلاج الجيني بقناة بوتاسيوم معدلة يتم توصيلها باستخدام ناقل عدسي غير متكامل يتجنب خطر الطفرة الإدراجية أو AAV فعال في نماذج أخرى من الصرع. ^[17]

إن العقبة المحتملة أمام الترجمة السريرية للعلاج الجيني هي أن التلاعب بوساطة ناقل فيروسي للتركيبة الجينية للخلايا العصبية لا رجعة فيه. ويتمثل النهج البديل في استخدام أدوات لقمع استثارة الخلايا العصبية والدوائر عند الطلب. وكان النهج الأول من هذا القبيل هو استخدام علم البصريات الوراثية . وقد أظهرت العديد من المختبرات أن بروتين هالورودوبسين المثبط الحساس للضوء يمكنه قمع التفريغات الشبيهة بالنوبات في المختبر وكذلك النشاط الصرعي في الجسم الحي. ^{[18] [19] [20] [21]} ومن عيوب علم البصريات الوراثية أنه يجب توصيل الضوء إلى منطقة الدماغ التي تعبر عن الأوبسين . ويمكن تحقيق ذلك باستخدام الألياف الضوئية المقترنة بالليزر أو الثنائيات الباعثة للضوء، ولكنها غازية. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

النهج البديل للتحكم عند الطلب في استثارة الدائرة والذي لا يتطلب توصيل الضوء إلى الدماغ هو استخدام الكيمياء الوراثية . يعتمد هذا على التعبير عن مستقبل متحور في بؤرة النوبة، والذي لا يستجيب للناقلات العصبية الذاتية ولكن يمكن تنشيطه بواسطة عقار خارجي. تسمى مستقبلات البروتين ج المتحولة بهذه الطريقة مستقبلات مصممة يتم تنشيطها حصريًا بواسطة أدوية مصممة (DREADDs) . تم الإبلاغ عن نجاح في علاج الصرع باستخدام DREADD hM4D (Gi) المثبط، والذي يتم اشتقاقه من مستقبل المسكارين M4 . ^[22] لم يكن للتعبير عن hM4D (Gi) بوساطة AAV في نموذج القوارض للصرع البؤري بمفرده أي تأثير، ولكن عند تنشيطه بواسطة عقار كلوزابين N-أكسيد، فقد قمع النوبات. لم يكن للعلاج أي آثار جانبية يمكن اكتشافها وهو مناسب من حيث المبدأ للترجمة السريرية . تم التعرف على أولانزابين باعتباره منشطًا كاملًا وقويًا لـ hM4D(Gi). ^[23] يعتمد أحد أشكال "الحلقة المغلقة" من الكيمياء الوراثية لإيقاف النوبات، والذي يتجنب الحاجة إلى ربيطة خارجية، على قناة كلوريد مقفلة بالغلوتامات والتي تمنع الخلايا العصبية كلما ارتفع تركيز الناقل العصبي المثير الغلوتامات خارج الخلية. ^[24]

تم علاج نموذج الفأر لمتلازمة درافيت باستخدام أحد أشكال CRISPR التي تعتمد على الحمض النووي الريبي الموجه وبروتين Cas9 ( dCas9 ) الميت لتجنيد المنشطات النسخية لمنطقة المحفز لجين قناة الصوديوم Scn1a في الخلايا العصبية المتوسطة . ^[25]

يتم إجراء عملية المغناطيس من خلال استخدام جسيمات نانوية فائقة المغناطيسية من أكسيد الحديد مطلية بالبولي إيثيلين إيمين . تعتبر جسيمات أكسيد الحديد النانوية مثالية للتطبيقات الطبية الحيوية في الجسم نظرًا لطبيعتها القابلة للتحلل البيولوجي والكاتيونية وغير السامة والمعتمدة من إدارة الغذاء والدواء. في ظل ظروف نقل الجينات، يتم طلاء المستقبلات ذات الاهتمام بالجسيمات النانوية. ثم تتجه المستقبلات إلى هدف الاهتمام وتنتقل إليه. بمجرد أن ترسو الجسيمة، يتم توصيل الحمض النووي إلى الخلية عن طريق البلعمة الخلوية أو البلعمة الخلوية . عند التسليم، ترتفع درجة الحرارة قليلاً، مما يؤدي إلى تحلل جسيمات أكسيد الحديد النانوية وإطلاق الحمض النووي. بشكل عام، تعد هذه التقنية مفيدة لمكافحة تراكم النواقل البطيء وانخفاض تركيز النواقل في المناطق المستهدفة. يمكن أيضًا تخصيص التقنية للخصائص الفيزيائية والكيميائية الحيوية للمستقبلات عن طريق تعديل خصائص جسيمات أكسيد الحديد النانوية. ^{[26] [27]}

لقد قدم استخدام العلاج الجيني في علاج الاضطرابات العصبية مثل الصرع نفسه كمجال قابل للتطبيق بشكل متزايد للبحث الجاري مع الأهداف الأساسية وهي السوماتوستاتين والغالانين والنيوروببتيد واي وقنوات البوتاسيوم والبصريات الوراثية والكيميائية الوراثية للصرع. مع استمرار نمو مجال العلاج الجيني وإظهار نتائج واعدة لعلاج الصرع بين أمراض أخرى، هناك حاجة إلى إجراء أبحاث إضافية لضمان سلامة المرضى وتطوير طرق بديلة لتوصيل الحمض النووي وإيجاد طرق مجدية لزيادة أحجام التوصيل. ^{[28] [29]}