ON MARCH 15th 2024، یک خوک قهوه‌ای تیره که از نظر ژنتیکی ویرایش شده بود، از خانه‌اش در غرب میانه به یک مرکز پزشکی در حومه بوستون، ماساچوست منتقل شد. این خوک پیش از این هرگز از اتاق تمیزی که تمام یک سال زندگی خود را در آن گذرانده بود، خارج نشده بود. روز بعد کلیه‌های خوک برداشته شدند. یکی برای تحقیق و دیگری برای پیوند به مردی به نام ریچارد اسلایمن. این اولین پیوند کلیه خوک به انسان با یک بیمار زنده بود. پس از اتمام کار تیم جراحی در اتاق عمل بیمارستان جنرال ماساچوست، حضار دعوت شده خود به خود دست زدند.
پیوند بیگانه (Xenotransplantation) دهه‌ها یک رویا بوده است. اکنون شش نفر در آمریکا، که به قدری بیمار بودند که مجوز ویژه دریافت کردند، کلیه‌ها و قلب‌هایی از خوک‌هایی دریافت کرده‌اند که به دقت برای نقش خود به عنوان اهدا کنندگان عضو ساخته شده‌اند: تعدادی از ژن‌های خوکی خاموش و چندین ژن انسانی اضافه شده بودند تا از رد اندام‌ها توسط بدن انسان جلوگیری شود. فقط دو نفر از گیرندگان اخیر هنوز زنده هستند؛ به دلیل وضعیت وخیم آن‌ها، چهار نفر اول، از جمله اسلایمن، ظرف چند ماه فوت کردند. اما آزمایش‌های بالینی با گیرندگان سالم‌تر قرار است امسال آغاز شود. با بیش از 100000 آمریکایی که در انتظار عضو جدید هستند، پیوند بیگانه یک مثال برجسته از این است که چگونه ویرایش حیوانات می‌تواند به جامعه انسانی سود برساند. اما این تنها نمونه نیست.
منطقی است که صنعت کشاورزی با حیوانات ویرایش شده ژنتیکی بازی کند. این یک روش دیرینه برای پرورش دام است که بهتر و سریع‌تر رشد می‌کنند. ویرایش CRISPR همان مسیر را دنبال می‌کند. تنظیم‌کننده‌های ژاپنی چندین ماهی ویرایش شده با CRISPR را تأیید کرده‌اند. در آمریکا، سازمان غذا و داروی (FDA) به گاوهایی که در دماهای گرم بهتر رشد می‌کنند، چراغ سبز نشان داده است. اما بسیاری از دانشمندان بیشتر بر بهبود سلامت تمرکز دارند تا افزایش گوشت. فراتر از دادن اندام‌های جدید به افراد، حیوانات ویرایش شده ژنتیکی می‌توانند از گسترش بیماری‌ها جلوگیری کرده و احتمالاً برخی از آن‌ها را ریشه‌کن کنند.
این کار برای عفونت‌های حیوانی به خوبی در حال انجام است، احتمالاً به این دلیل که یک بازار آشکار برای نژادهای مقاوم‌تر دام وجود دارد. در سال 2023، Recombinetics، یک شرکت ویرایش ژنتیکی در مینه‌سوتا، گوساله‌ای را در آزمایشگاهی در آیووا ایجاد کرد که برای محافظت در برابر ویروس اسهال گاوی ویرایش شده بود، یک پاتوژن خطرناک برای گاوها (و پرهزینه برای کشاورزان). سپس در سال 2024، Genus، یک شرکت ژنتیک در خارج از لندن، خطی از خوک‌های ویرایش شده ژنتیکی را ایجاد کرد که در برابر ویروسی که گاهی اوقات به عنوان "ایدز خوکی" از آن یاد می‌شود، مصون هستند، که مسئول تولید خسارتی به میزان 1.2 میلیارد دلار در سال در آمریکا است.
حیوانات همچنین می‌توانند برای محافظت از انسان‌ها ویرایش شوند. به عنوان مثال، آنفولانزای پرندگان، ویروسی با پتانسیل همه‌گیری آشکار را در نظر بگیرید. اگر گسترش در طیور متوقف شود، قرار گرفتن انسان در معرض آن محدود می‌شود و فرصت‌های کمتری به ویروس برای جهش می‌دهد. در سال 2023، هلن سانگ، زیست‌شناس در مؤسسه Roslin در اسکاتلند، از CRISPR برای تلاش برای ویرایش محافظت در برابر آنفولانزای پرندگان در مرغ‌ها استفاده کرد.
بازی کثیف
برای تکثیر در یک سلول میزبان، آنفولانزای پرندگان یک پروتئین متعلق به خانواده‌ای از سه پروتئین را می‌رباید، جایی که دو پروتئین دیگر غیرفعال هستند. خاموش کردن ژن مسئول ساخت آن پروتئین باید به مرغ‌ها ایمنی بدهد. این دقیقاً همان کاری بود که تیم دکتر سانگ انجام داد.
اما همه چیز طبق برنامه پیش نرفت. اگرچه به نظر می‌رسید که مرغ‌ها در ابتدا محافظت می‌شوند، ویروس به سرعت جهش یافت تا بتواند از پروتئین‌های دیگری که قبلاً برای آن بی‌فایده بودند، بهره‌برداری کند. در پایان، تیم مجبور شد هر سه ژن را از بین ببرد تا عفونت را متوقف کند، و مشخص نیست که آیا مرغ‌ها می‌توانند در صورت کاهش یافتن به این شکل، رشد کنند یا خیر. دکتر سانگ می‌گوید که این درسی برای دانشمندان بود تا در مورد ورود به یک مسابقه تسلیحاتی با یک پاتوژن که ممکن است انسان‌ها در آن ببازند، مراقب باشند.
بنابراین دانشمندان در تلاشند تا اطمینان حاصل کنند که برنده می‌شوند. بخش‌هایی از نیوانگلند توسط بیماری لایم، یک عفونت باکتریایی، آسیب دیده‌اند. افراد آن را از کنه‌هایی می‌گیرند که آن را از موش‌های پا سفید می‌گیرند. کوین اسولت، یک مهندس زیستی در MIT، مدت‌هاست که می‌خواسته موش‌های ویرایش شده (در ابتدا در یک جزیره غیرمسکونی) را رها کند که نمی‌توانند لایم را حمل کنند، و بنابراین خطر را برای انسان‌ها کاهش می‌دهد. اما جلوگیری از ایجاد مقاومت در باکتری لایم کار آسانی نیست.
دکتر اسولت با قرار دادن موش‌ها در معرض یک پروتئین از سطح باکتری شروع می‌کند—چیزی شبیه به پروتئین اسپایک کروناویروس. او منتظر می‌ماند تا آن‌ها آنتی‌بادی‌هایی را علیه آن تولید کنند، سپس نسل جدیدی از موش‌ها را ویرایش می‌کند تا آن آنتی‌بادی‌ها را از بدو تولد تولید کنند. او قبلاً یک نوع آنتی‌بادی را در موش‌های آزمایشگاهی معمولی ویرایش کرده است و می‌گوید که فهمیده است چگونه موش‌های پا سفید را نیز ویرایش کند. اما او نیاز دارد تا چندین آنتی‌بادی را ویرایش کند تا در برابر مقاومت در درازمدت بیمه کند. او می‌گوید: «برای مقاومت، [باکتری بیماری لایم] احتمالاً باید حداقل چهار جهش جداگانه را یک‌باره به دست آورد. به حساب من، این اتفاق حداقل تا 100 سال دیگر بعید است.»
در حالی که رویکرد او قانع‌کننده است، به جمعیت‌های کوچکتر حیوانات محدود می‌شود. برای اینکه مؤثر باشد، حیوانات ایمن باید تا حد زیادی جایگزین جمعیت اصلی شوند. این به سادگی نمی‌تواند به دست آید اگر جمعیت اصلی به میلیون‌ها و میلیون‌ها نفر برسد—همانطور که در مورد پشه مالاریا وجود دارد.
مالاریا در صدر فهرست بیماری‌های عفونی قرار دارد که دانشمندان می‌خواهند از شر آن خلاص شوند. این بیماری سالانه بیش از 250 میلیون نفر را در سراسر جهان آلوده می‌کند و در سال 2023 جان 600000 نفر را گرفت. این بیماری توسط انگلی که توسط پشه آنوفل حمل می‌شود، ایجاد می‌شود. الکوس سیمونی از Target Malaria، یک گروه تحقیقاتی غیرانتفاعی با دفتر مرکزی در Imperial College London می‌گوید، حتی اگر دانشمندان ده‌ها هزار از این پشه‌ها را ویرایش کرده و رها کنند، به سختی تغییری در جمعیت جهانی ایجاد می‌کند.
در عوض، برخی از دانشمندان روی سلاح دیگری کار می‌کنند، چیزی به نام درایو ژنی: کمی DNA که از طریق نسل‌ها با نرخ‌های بالاتر از حد معمول منتشر می‌شود. این ایده به دهه‌ها قبل برمی‌گردد، اما ظهور CRISPR باعث شد که بسیار عملی‌تر به نظر برسد. برای ساخت یک درایو ژنی، دانشمندان ویرایش مورد نظر—مثلاً ویرایشی که فرزندان را نابارور می‌کند—را در یک ژن، در کنار کد خود CRISPR قرار می‌دهند. حیوانات دو نسخه از هر ژن دارند و هنگامی که تولید مثل می‌کنند، فرزندان آن‌ها یکی از آن‌ها را دریافت می‌کنند. اگر فقط یک نسخه ویرایش شود، شانس یکسانی وجود دارد که ویرایش منتقل شود. اما اگر CRISPR در کنار ویرایش نصب شود، بلافاصله خود را به نسخه ژن دیگر کپی می‌کند. هنگامی که ارگانیسم تولید مثل می‌کند، ویرایش (و CRISPR) سپس مطمئناً منتقل می‌شود. در عرض چند نسل، اکثریت افراد در یک جمعیت آن را حمل می‌کنند.
دو نوع درایو مالاریا وجود دارد: یکی که پشه‌ها را در برابر انگل ایمن می‌کند و دیگری که پشه‌های نسل دوم را نابارور می‌کند، چیزی که، در آزمایش‌های آزمایشگاهی، می‌تواند یک جمعیت را غرق کند (به نمودار مراجعه کنید). Target Malaria روی نوع دوم شرط بسته است. نوع اول تمرکز Transmission Zero است، برنامه‌ای که توسط Imperial College London نیز اجرا می‌شود.
فعالان بارها خواستار تعلیق درایوهای ژنی توسط سازمان ملل شده‌اند (تاکنون ناموفق بوده‌اند). واضح‌ترین نگرانی، اثرات ناخواسته بر اکوسیستم است، مانند گسترش تصادفی درایو به سایر جمعیت‌ها. اگرچه محققان سخت تلاش می‌کنند تا آسیب‌های زیست‌محیطی را به حداقل برسانند، اما در نهایت عواقب آن تا زمانی که حیوانات ویرایش شده رها نشوند، مشخص نخواهد شد. موضوع مقاومت (در پشه یا پاتوژن، بسته به درایو) نیز باقی می‌ماند. این بدان معناست که سازمان‌ها ممکن است مجبور شوند چندین ویرایش درایو را به طور همزمان وارد کنند یا زرادخانه‌ای از درایوهای پشتیبان بسازند. Target Malaria آزمایش‌های میدانی را که در ابتدا در سال 2026 انتظار می‌رفت، به تعویق انداخت تا دقیقاً برای این موضوع آماده شود. دکتر سیمونی اکنون انتظار دارد که آزمایش‌ها ظرف پنج سال آغاز شوند.
برخی از خوک‌ها برابرتر از دیگران هستند
اگر هر یک از درایوهای ژنی ضد مالاریا شروع به کار کنند، این بزرگترین مداخله ویرایش ژنتیکی در حیوانات تا به امروز خواهد بود. اما پیچیده‌ترین نوع، خارج از حیوانات آزمایشگاهی سفارشی‌سازی شده، احتمالاً خوک‌های اهدا کننده عضو باقی خواهند ماند. خوک‌های اهدا کننده از شرکت پیوند بیگانه Revivicor، که در پشت اولین آزمایش پیوند بیگانه قرار دارد، در مجموع حدود ده ویرایش دریافت می‌کنند. eGenesis، شرکت پشتیبان پیوند اسلایمن، فراتر رفته است. جورج چرچ، یکی از بنیانگذاران آن، زیست‌شناسی در دانشگاه هاروارد که بیشتر به دلیل تمایل به ویرایش فیل‌ها به ماموت‌ها شناخته می‌شود، بر این باور است که اعضای خوک را می‌توان در برابر ویروس‌ها ایمن کرد. او قبلاً نوعی ویروس ساخته شده در ژنوم خوک (که ممکن است تهدیدی برای انسان‌ها باشد یا نباشد) را با 59 ویرایش اضافی حذف کرده است. در آینده او امیدوار است که حتی محافظت بیشتری را ایجاد کند.
با قضاوت بر اساس مجموع آن جاه طلبی‌ها، ویرایش حیوانات کاربرد گسترده‌تری پیدا خواهد کرد—ابتدا در کشاورزی، سپس در پزشکی، سپس احتمالاً در طبیعت وحشی. Genus انتظار دارد که خوک‌های مقاوم به ویروس آن‌ها امسال از FDA تأییدیه بگیرند و در سال 2026 وارد بازار شوند. eGenesis امیدوار است که آزمایش عضو خوک خود را آغاز کند. اما در جاهای دیگر، تولیدکنندگان حیوانات ویرایش شده ژنتیکی باید منتظر بمانند. در انگلستان، انتظار می‌رود که تأیید بازار برای گیاهان ویرایش شده از امسال تحت قانون Precision Breeding ساده شود—اما هنوز برای حیوانات نه. این برخی را که نگران سوء استفاده از این فناوری هستند، خوشحال می‌کند، به عنوان مثال با حمایت از مزارع کارخانه‌ای، که ممکن است از حیوانات مقاوم به عنوان بهانه‌ای برای عدم بهبود شرایط استفاده شود. دانشمندان حتی در مورد ویرایش حیوانات دامی برای احساس درد کمتر بحث می‌کنند. بدون شک سوالات ناراحت کننده بیشتری مطرح خواهد شد. ¦