فيروس معدل وراثيًا

تستخدم المعالجة الجينية ^{[ 8 ]} فيروسات معدلة وراثيًا لإيصال جينات قادرة على علاج الأمراض في الخلايا البشرية. تستطيع هذه الفيروسات إيصال المادة الوراثية (DNA أو RNA) إلى الخلايا المستهدفة. كما تُستخدم المعالجة الجينية أيضًا عن طريق تعطيل الجينات المتحولة المسببة للمرض باستخدام الفيروسات. ^{[ 9 ]}

تشمل الفيروسات المستخدمة في العلاج الجيني: الفيروس الغدي ، والفيروس البطيء ، والفيروس القهقري ، وفيروس الهربس البسيط . ^{[ 10 ]} يُعد الفيروس الغدي أكثر الفيروسات شيوعًا في نقل الجينات، لقدرته على حمل ما يصل إلى 7.5 كيلوبايت من الحمض النووي الغريب، وإصابة نطاق واسع نسبيًا من الخلايا المضيفة، مع العلم أنه قد يُثير استجابات مناعية في المضيف، ولا يوفر سوى تعبير جيني قصير الأمد. ومن النواقل الشائعة الأخرى الفيروسات المرتبطة بالغدية ، والتي تتميز بانخفاض سميتها وقدرتها على التعبير الجيني طويل الأمد، ولكنها لا تستطيع حمل سوى حوالي 4 كيلوبايت من الحمض النووي. ^{[ 11 ]} يُعد فيروس الهربس البسيط ناقلًا واعدًا، إذ تبلغ قدرته على حمل أكثر من 30 كيلوبايت، ويوفر تعبيرًا جينيًا طويل الأمد، على الرغم من أنه أقل كفاءة في نقل الجينات من النواقل الأخرى. ^{[ 12 ]} تُعد الفيروسات القهقرية أفضل النواقل لدمج الجين طويل الأمد في جينوم المضيف، إلا أن ميلها للدمج العشوائي يُشكل مشكلة. تُعدّ الفيروسات البطيئة جزءًا من نفس عائلة الفيروسات القهقرية، وتتميز بقدرتها على إصابة الخلايا المنقسمة وغير المنقسمة، بينما تستهدف الفيروسات القهقرية الخلايا المنقسمة فقط. وتشمل الفيروسات الأخرى التي استُخدمت كناقلات فيروسات ألفا ، وفيروسات فلافي ، وفيروسات الحصبة ، وفيروسات رابدو ، وفيروس نيوكاسل ، وفيروسات الجدري ، وفيروسات بيكورنا . ^{[ 11 ]}

على الرغم من أن العلاج لا يزال في مراحله التجريبية ^{[ 13 ]} ، فقد حقق بعض النجاحات. استُخدم لعلاج اضطرابات وراثية مثل نقص المناعة المركب الشديد ^{[ 14 ]} الناجم عن نقص إنزيم أدينوزين دي أميناز (ADA-SCID) ^{[ 15 ]} ، إلا أن إصابة بعض مرضى ADA-SCID بسرطان الدم ^{[ 11 ]} ، بالإضافة إلى وفاة جيسي جيلسينجر في تجربة أخرى، أدى إلى تأخير تطوير هذا النهج لسنوات عديدة ^{[ 16 ]} . في عام 2009، تحقق إنجاز آخر عندما استعاد طفل يبلغ من العمر ثماني سنوات مصاب بمرض ليبر الخلقي بصره الطبيعي ^{[ 16 ]} ، وفي عام 2016، حصلت شركة جلاكسو سميث كلاين على الموافقة لتسويق علاج جيني لـ ADA-SCID. ^{[ 15 ]} اعتبارًا من عام 2018، كان هناك عدد كبير من التجارب السريرية الجارية، بما في ذلك علاجات الهيموفيليا ، والورم الأرومي الدبقي ، ومرض الورم الحبيبي المزمن ، والتليف الكيسي ، وأنواع مختلفة من السرطان . ^{[ 11 ]} على الرغم من بعض النجاحات، لا يزال العلاج الجيني يُعتبر تقنية محفوفة بالمخاطر، ولا تزال الدراسات جارية لضمان سلامته وفعاليته. ^{[ 9 ]}

من الاستخدامات المحتملة الأخرى للفيروسات المعدلة وراثيًا تعديلها لتتمكن من علاج الأمراض مباشرةً. ويمكن تحقيق ذلك من خلال إنتاج بروتينات واقية أو باستهداف الخلايا المصابة مباشرةً. في عام ٢٠٠٤، أفاد باحثون بأن فيروسًا معدلًا وراثيًا يستغل سلوك الخلايا السرطانية الأناني قد يوفر طريقة بديلة للقضاء على الأورام. ^{[ ١٧ ] [ ١٨ ]} ومنذ ذلك الحين، طور العديد من الباحثين فيروسات محللة للأورام معدلة وراثيًا ، والتي تُظهر نتائج واعدة كعلاجات لأنواع مختلفة من السرطان . ^{[ ١٩ ] [ ٢٠ ] [ ٢١ ] [ ٢٢ ] [ ٢٣ ]}

تتكون معظم اللقاحات من فيروسات تم إضعافها أو تعطيلها أو إضعافها أو قتلها بطريقة ما بحيث لم تعد خصائصها الممرضة فعالة. من الناحية النظرية، يمكن استخدام الهندسة الوراثية لإنتاج فيروسات منزوعة الجينات الممرضة. في عام 2001، أفيد بإمكانية استخدام الفيروسات المعدلة وراثيًا لتطوير لقاحات ^{[ 24 ]} ضد أمراض مثل الإيدز، والهربس، وحمى الضنك، والتهاب الكبد الفيروسي، وذلك باستخدام فيروس لقاح آمن مثبت الفعالية، مثل الفيروس الغدي ، وتعديل جينومه ليحتوي على جينات تشفر بروتينات مناعية قادرة على تحفيز استجابة الجهاز المناعي لمكافحة الفيروس. لا ينبغي أن تعاني الفيروسات المعدلة وراثيًا من انخفاض في قدرتها على العدوى ، بل تستثير استجابة مناعية طبيعية، ولا توجد فرصة لاستعادة وظيفتها الممرضة، وهو ما قد يحدث مع بعض اللقاحات الأخرى. ولذلك، تُعتبر عمومًا أكثر أمانًا وفعالية من اللقاحات التقليدية، على الرغم من وجود مخاوف بشأن العدوى غير المستهدفة، والآثار الجانبية المحتملة، وانتقال الجينات الأفقي إلى فيروسات أخرى. ^{[ 25 ]} ثمة نهج آخر يتمثل في استخدام النواقل لإنتاج لقاحات جديدة لأمراض لا تتوفر لها لقاحات أو أن اللقاحات المتوفرة غير فعالة، مثل الإيدز والملاريا والسل . وقد تمت الموافقة بالفعل على لقاحات تعتمد على النواقل ، ويجري تطوير العديد منها. ^{[ 26 ]}

في عام ٢٠١٢، أفاد باحثون أمريكيون بحقن فيروس معدل وراثيًا في قلب خنازير. أدخل هذا الفيروس جينًا يُسمى Tbx18 في عضلة القلب ، مما مكّن القلب من النبض. وتوقع الباحثون أن تُستخدم هذه التقنية يومًا ما لاستعادة نبض القلب لدى البشر الذين يحتاجون لولاها إلى أجهزة تنظيم ضربات القلب الإلكترونية . ^{[ ٢٧ ] [ ٢٨ ]}

في إسبانيا والبرتغال، انخفضت أعداد الأرانب بحلول عام 2005 بنسبة تصل إلى 95% على مدى 50 عامًا بسبب أمراض مثل داء الورم المخاطي ، ومرض نزف الأرانب ، وأسباب أخرى. وقد أدى ذلك بدوره إلى انخفاض أعداد الحيوانات المفترسة مثل الوشق الأيبيري ، وهو نوع مهدد بالانقراض بشدة. ^{[ 29 ] [ 30 ]} في عام 2000، بحث باحثون إسبان في فيروس معدل وراثيًا كان من الممكن أن يحمي الأرانب في البرية من داء الورم المخاطي ومرض نزف الأرانب. ^{[ 31 ]} ومع ذلك، كان هناك قلق من أن ينتقل هذا الفيروس إلى تجمعات الأرانب البرية في مناطق مثل أستراليا، مما قد يؤدي إلى زيادة كبيرة في أعدادها. ^{[ 29 ] [ 4 ]} تُعتبر الأرانب في أستراليا آفة خطيرة لدرجة أن ملاك الأراضي ملزمون قانونًا بمكافحتها. ^{[ 32 ]}

تم ابتكار فيروسات معدلة وراثيًا تُسبب العقم للحيوانات المستهدفة عن طريق منع الحمل المناعي ^{[ 33 ]} ، بالإضافة إلى فيروسات أخرى تستهدف مراحل نمو الحيوان ^{[ 34 ]} . وتُثار مخاوف بشأن احتواء الفيروس ^{[ 33 ]} وانتقال العدوى بين الأنواع ^{[ 35 ] .}

منذ عام 2009، تُجرى تجارب ميدانية في فلوريدا (الولايات المتحدة الأمريكية) على فيروسات معدلة وراثيًا تُنتج بروتينات ديفينسين السبانخ. ^{[ 36 ]} يهدف استخدام هذه الفيروسات في إصابة أشجار البرتقال إلى مكافحة مرض التدهور الحمضي ، الذي أدى إلى انخفاض إنتاج البرتقال في فلوريدا بنسبة 70% منذ عام 2005. ^{[ 37 ]} ولا يزال طلب الحصول على تصريح معلقًا منذ 13 فبراير 2017 (USDA 17-044-101r) لتمديد تصريح الاستخدام التجريبي إلى مساحة 513,500 فدان ، مما يجعله أكبر تصريح من نوعه تصدره على الإطلاق دائرة تنظيم التكنولوجيا الحيوية التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية.

في عام 2016، أعلنت وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) ، التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية ، عن مناقصة لعقود تطوير فيروسات نباتية معدلة وراثيًا، وذلك باستخدام الحشرات لنشرها في البيئة. ^{[ 38 ] [ 39 ]} وقد نصت خطة العمل على ما يلي:

"تمثل الفيروسات النباتية وعدًا كبيرًا كناقلات لدوائر تحرير الجينات، وهي شريك طبيعي لمنصة توصيل تنتقل عن طريق الحشرات." ^{[ 38 ]}

يتمثل الدافع وراء البرنامج في ضمان استقرار الغذاء من خلال حماية الإمدادات الغذائية الزراعية والمحاصيل الأساسية:

"من خلال الاستفادة من القدرة الطبيعية للحشرات الناقلة على توصيل الفيروسات ذات التخصص العالي للنباتات المضيفة، ودمج هذه القدرة مع التطورات في تحرير الجينات، يمكن تحقيق تحسين سريع للنباتات الناضجة في الحقل على مساحات واسعة ودون الحاجة إلى بنية تحتية صناعية." ^{[ 38 ]}

على الرغم من اسمه، فإن برنامج "حلفاء الحشرات" هو في جوهره برنامج فيروسي، يهدف إلى تطوير فيروسات تُجري تعديلات جينية على المحاصيل في الحقول المزروعة بالفعل. ^{[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]} تنتمي الفيروسات المعدلة وراثيًا الموصوفة في خطة العمل وغيرها من الوثائق العامة إلى فئة من الفيروسات المعدلة وراثيًا تُعرف لاحقًا باسم عوامل التعديل الجيني البيئي الأفقي ( HEGAAs ). من المقرر أن يستمر برنامج "حلفاء الحشرات" من عام 2017 إلى عام 2021، حيث تُنفذ العقود من قبل ثلاثة اتحادات. لا توجد خطط لإطلاق الفيروسات المعدلة وراثيًا في البيئة، إذ تُجرى اختبارات نظام الانتشار الكامل بواسطة الحشرات في البيوت الزجاجية (وقد ذُكرت مرافق السلامة البيولوجية من المستوى الثالث ). ^{[ 44 ]}

أُثيرت مخاوف بشأن كيفية تأثير هذا البرنامج وأي بيانات ينتجها على مكافحة الأسلحة البيولوجية والتعايش الزراعي، ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]} على الرغم من وجود دعم لأهدافه المعلنة. ^{[ 48 ]}

في عام ٢٠٠٩، ابتكر علماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا فيروسًا معدلًا وراثيًا استُخدم في تصنيع بطارية ليثيوم أيون أكثر ملاءمة للبيئة . ^{[ ٤٩ ] [ ٥٠ ] [ ٥١ ]} صُممت البطارية من خلال الهندسة الوراثية لفيروسات مختلفة، مثل العاثية E4 والعاثية M13 ، لاستخدامها ككاثود. تم ذلك عن طريق تعديل جينات الفيروس المسؤولة عن الغلاف البروتيني. عُدّل الغلاف البروتيني ليغطي نفسه بفوسفات الحديد ، مما يُمكّنه من الالتصاق بأنابيب الكربون النانوية عالية التوصيل . يمكن استخدام الفيروسات المُعدّلة ذات الغلاف البروتيني متعدد الوظائف ككاثود نانوي التركيب، مما يُحفز التفاعلات الأيونية مع الكاتيونات، وبالتالي يُمكن استخدام الفيروس كبطارية صغيرة. تقول أنجيلا بليشر ، العالمة التي قادت فريق البحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في هذا المشروع، إن البطارية قوية بما يكفي لاستخدامها كبطارية قابلة لإعادة الشحن، ولتشغيل السيارات الكهربائية الهجينة، والعديد من الأجهزة الإلكترونية الشخصية. ^{[ 52 ]} في حين أن فيروسي E4 و M13 يمكنهما إصابة وتكاثر البكتيريا المضيفة لهما، فمن غير الواضح ما إذا كانا يحتفظان بهذه القدرة بعد أن يكونا جزءًا من مجموعة.

أعلن المعهد الوطني للصحة تعليق تمويل الأبحاث المتعلقة بفيروسات اكتساب الوظيفة في يناير 2015. ^{[ 53 ] [ 54 ]} وفي يناير 2017، أصدرت حكومة الولايات المتحدة التوجيهات السياسية النهائية لمراجعة ومراقبة الأبحاث المتوقع أن تُنتج أو تنقل أو تستخدم مسببات أمراض وبائية محتملة مُحسّنة. ^{[ 55 ]} وقد دفعت التساؤلات حول احتمال تسرب فيروس مُعدّل من مختبرات السلامة البيولوجية، وجدوى استخدام التكنولوجيا ذات الاستخدام المزدوج ، وأبحاث الاستخدام المزدوج المثيرة للقلق، المعهد الوطني للصحة إلى مراجعة سياسة التمويل. ^{[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]}

تدّعي عالمة أنها أُصيبت بفيروس مُعدّل وراثيًا أثناء عملها لدى شركة فايزر. وفي دعواها القضائية الفيدرالية، تقول إنها أُصيبت بشلل متقطع نتيجةً لهذا الفيروس الذي صممته فايزر. وتشتبه ماكلين، من ديب ريفر، في أنها تعرّضت عن غير قصد، من خلال عمل زميل سابق لها في فايزر عام 2002 أو 2003، لشكل مُهندس من فيروس لينتيفيروس ، وهو فيروس مشابه للفيروس الذي يُمكن أن يُؤدي إلى متلازمة نقص المناعة المكتسب (الإيدز). ^{[ 59 ]} وقد وجدت المحكمة أن ماكلين لم تُثبت أن مرضها ناجم عن التعرّض لفيروس لينتيفيروس، ^{[ 60 ]} ولكنها وجدت أيضًا أن فايزر انتهكت قوانين حماية المُبلّغين عن المخالفات . ^{[ 61 ]}