ظرف چند روز پس از تولد KJ در فیلادلفیا در آگوست ۲۰۲۴، مشخص شد که مشکلی وجود دارد. او غذا نمی‌خورد و بیش از حد می‌خوابید. آزمایش خون سطح آمونیاک (ماده‌ای سمی که بدن معمولاً دفع می‌کند) را بسیار بالا نشان داد. توالی‌یابی ژنوم تأیید کرد که او دچار یک بیماری ژنتیکی نادر به نام نقص کاربامویل فسفات سنتتاز ۱ (CPS1) است، که اغلب در دوران نوزادی کشنده است و درمان نوزادی مؤثری برای آن وجود ندارد. سپس یکی از پزشکان او پیشنهاد رادیکالی داد: یک داروی ویرایش ژنی که به طور خاص برای او طراحی شده بود.
در ظاهر، این ایده مضحک بود. توسعه دارو سال‌ها طول می‌کشد، زمانی که KJ در اختیار نداشت. اما دکتر او، ربکا اهرنز-نیکلاس، کارشناس بیماری‌های متابولیک در بیمارستان کودکان فیلادلفیا، و همکارش کیران موسونورو، ژنتیک‌دان از دانشگاه پنسیلوانیا، معتقد بودند که می‌توانند ظرف چند ماه دارو تولید کنند. به طرز شگفت‌آوری، به نظر می‌رسد برنامه آن‌ها موفقیت‌آمیز بوده است. KJ اکنون برای اولین بار پس از تبدیل شدن به اولین فردی که با یک درمان ویرایش ژنی سفارشی تحت درمان قرار گرفته است، آماده می‌شود تا بیمارستان را ترک کرده و به خانه پیش خانواده‌اش برود. این پیشرفت می‌تواند به این درمان‌ها اجازه دهد که روزی به گزینه‌ای معمول برای کودکان مبتلا به بیماری‌های ژنتیکی ناتوان‌کننده تبدیل شوند.
ویرایش ژن با دستکاری بلوک‌های ساختاری مولکولی DNA، معروف به بازها، برای بازگرداندن عملکرد طبیعی یک ژن جهش‌یافته عمل می‌کند. بیماری KJ تنها ناشی از یک جهش در ژنی بود که مسئول تولید آنزیمی به نام CPS1 است. به طور معمول، CPS1 به تبدیل آمونیاک، که هنگام هضم پروتئین در روده تولید می‌شود، به ماده شیمیایی دیگری که با ادرار دفع می‌شود، کمک می‌کند. بدون آنزیم فعال، تجمع آمونیاک در نهایت مغز را مسموم می‌کند، که می‌تواند منجر به کما و مرگ شود.
دکتر اهرنز-نیکلاس و همکارانش تصمیم گرفتند تصحیح لازم را با نسخه جدیدی از ابزار ویرایش ژن CRISPR به نام ویرایش باز انجام دهند. در حالی که CRISPR معمولی با حذف یا درج بازها ژن‌ها را ویرایش می‌کند، ویرایش باز یک باز را به صورت شیمیایی به باز دیگری تبدیل می‌کند. در سایر جنبه‌ها، این روش مانند هر داروی CRISPR عمل می‌کند: آنزیمی که به عنوان ویرایشگر شناخته می‌شود، توسط مولکول RNA طراحی شده برای تطابق با بخش جهش‌یافته DNA، به محل مناسب در ژنوم هدایت می‌شود. دکترها اهرنز-نیکلاس و موسونورو سال‌ها وقت صرف جفت کردن ویرایشگرها با مولکول‌های RNA برای رفع جهش‌های مرتبط با متابولیسم در بیماری‌های شایع‌تر کرده بودند. آن‌ها امیدوار بودند که بتوانند همین کار را برای KJ در چارچوب زمانی بسیار کوتاه‌تری انجام دهند. کار بر روی سلول‌های انسانی که برای حمل جهش منحصر به فرد او تغییر یافته بودند، کمتر از دو ماه طول کشید.
گام بعدی دریافت تأییدیه از سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) برای تجویز این درمان به KJ بود. این امر محققان را ملزم می‌کرد تا نشان دهند که ویرایشگر مؤثر و ایمن است. آن‌ها این کار را با تزریق جهش KJ به موش‌ها و استفاده از ویرایشگر برای ویرایش DNA در سلول‌های کبد آن‌ها، جایی که تبدیل آمونیاک انجام می‌شود، انجام دادند. حدود ۴۲ درصد از سلول‌های کبد موش‌ها ویرایش شدند، که برای نشان دادن احتمال یک اثر درمانی در KJ کافی بود. پس از تعداد کمی آزمایش ایمنی در میمون‌ها، FDA مجوز را صادر کرد.
به عنوان بخشی از پروتکل درمانی، اولین دوز وریدی در فوریه، دوز دوم ۲۲ روز بعد و دوز نهایی در آوریل به KJ داده شد. برای اطمینان از رسیدن ویرایشگرها به سلول‌های کبد او، پزشکان آن‌ها را در حباب‌های کوچک چربی به نام نانوذرات لیپیدی (همان وسیله‌ای که واکسن‌های mRNA کووید-۱۹ را حمل می‌کرد) پیچیدند، که آن‌ها را به طور طبیعی به کبد رساند.
سطح آمونیاک KJ پس از آن به طور قابل توجهی بهبود یافت و پزشکان او توانستند مقدار داروهایی که برای کنترل آن نیاز داشت، کاهش دهند. دکتر اهرنز-نیکلاس می‌گوید مهمترین آزمایش زمانی فرا رسید که او به ویروسی مبتلا شد. در کودکانی که نقص CPS1 دارند، عفونت معمولاً باعث افزایش شدید سطح آمونیاک می‌شود. سطح آمونیاک KJ عادی ماند.
واسیم قاسم، متخصص سلول و ژن‌درمانی در دانشگاه کالج لندن و متخصص اطفال در بیمارستان گریت اورموند استریت، که در این کار دخیل نبود، می‌گوید: «آن‌ها کار بزرگی انجام داده‌اند اگر توانسته‌اند چنین چیزی را برای یک بیمار منفرد که نیاز به درمان در چند ماه اول زندگی دارد، کنار هم بگذارند.» دکتر قاسم می‌گوید، در حالی که بیشتر درمان‌های جدید ویرایش ژن با خاموش کردن ژن‌های آسیب‌دیده عمل می‌کنند، نه تصحیح جهش‌ها، «این هوشمندانه‌تر است.»
دکترها اهرنز-نیکلاس و موسونورو امیدوارند که مورد KJ اولین مورد از موارد بسیاری باشد، دیدگاهی که همکارشان فیودور اورنوف از مؤسسه ژنومیک نوآورانه در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، نیز با آن‌ها شریک است. او این تیم را به شرکت داناهر، یک شرکت علوم زیستی، که ویرایشگر را تولید کرد، متصل کرد. اکنون، دکتر اورنوف می‌گوید: «ما هرگز نمی‌توانیم به عقب نگاه کنیم.» رویکرد چند ساله برای توسعه دارو برای بیماری‌هایی که به سرعت کشنده یا ناتوان‌کننده نیستند، مناسب است. اما در مواردی که کودکی با جهش منحصر به فرد در عرض چند ماه نیاز به درمان دارد، او معتقد است این رویکرد جدید باید به استاندارد تبدیل شود. او امیدوار است تشخیص، تولید، آزمایش و تأیید روزی بتواند در کمتر از یک ماه انجام شود.
نظارت بیشتری برای دانستن دائمی بودن بهبود KJ و نیاز او به ادامه مصرف داروهایی که قبلاً مصرف می‌کرد، لازم است. با این حال، در حال حاضر، دلیلی برای خوش‌بینی وجود دارد. بیماری او می‌توانست حکم مرگ باشد. در عوض، منجر به پروتکلی مقدماتی برای روشی جدید برای رساندن داروها به آسیب‌پذیرترین بیماران شده است. با کمی شانس، KJ تنها ذینفع نخواهد بود. ¦
کنجکاو در مورد جهان؟ برای لذت بردن از پوشش علمی توسعه‌دهنده ذهن ما، در سیمپلی ساینس، خبرنامه هفتگی فقط برای مشترکان ما، ثبت نام کنید.