Read Time:14 Minute

ഡോ. ദിവ്യ എം.എസ്.

Scientist ‘C’, Department of Pathology

Sree Chitra Tirunal Institute for Medical Sciences and Technology, Trivandrum

അരിവാൾ രോഗം അഥവാ സിക്കിൾസെൽ ഡിസീസ് എന്താണെന്നും ക്രിസ്പർ ജീൻ എഡിറ്റിംഗ് ചികിത്സ ഈ രോഗത്തിനെതിരെ എത്രത്തോളം പ്രയോജനപ്പെടുമെന്നും വിശദമാക്കുന്ന ലേഖനം. സിക്കിൾ സെൽ രോഗം ബാധിച്ച നിരവധി ആളുകൾക്ക് പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന മുന്നേറ്റമാണ് ക്രിസ്പർ തെറാപ്പി രംഗത്ത് ഉണ്ടായിട്ടുള്ളത്.

ജീനോം എഞ്ചിനീയറിങ് എന്നത് ബയോമെഡിക്കൽ ഗവേഷണത്തിലും വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിലും വിപുലമായ ഉപയോഗങ്ങൾക്കുള്ള ശക്തമായ ഒരു സാങ്കേതിക വിദ്യയാണ്, അതിലൂടെ ഏതൊരു ജീവിയുടെയും ജനിതക പദാർഥങ്ങൾ (Genomic material) കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയും. ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകൾ ചേർക്കുകയോ ഇല്ലാതാക്കുകയോ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുകയോ ചെയ്തുകൊണ്ട് ഡി എൻ എ എഡിറ്റ് ചെയ്യാവുന്നതാണ്, അതിലൂടെ ജനിതക ഉള്ളടക്കത്തിന്റെ പൂർണ്ണമായ പരിവർത്തനം സാധ്യമാക്കുന്നു. നിർദിഷ്ട മേഖലകളിൽ കൃത്യമായി മുറിക്കാൻ പ്രോഗ്രാം ചെയ്ത പ്രത്യേക ന്യൂക്ലിയേസ് (Nuclease) എൻസൈമുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് ജീൻ എഡിറ്റിങ് നടത്തുന്നത്. കാസ് 9 (Cas 9) പോലുള്ള ന്യൂക്ലിയേസ് (Nuclease) എൻസൈമുകൾക്ക് ഡി.എൻ.എയിലെ രണ്ട് ശ്രേണികളും ഖണ്ഡിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ട്. അവ പിന്നീട് കോശത്തിനുളളിലുളള സംവിധാനം ഉപയോഗിച്ച് നന്നാക്കുന്നു. കോശങ്ങളിൽ ഡി എൻ എയിലെ അറ്റകുറ്റപ്പണികൾ അഥവാ എഡിറ്റിങ് സാധാരണയായി നടക്കുന്നത് രണ്ട് പ്രക്രിയകളിൽ ഏതെങ്കിലും ഒന്ന് വഴിയാണ്;

നോൺ-ഹോമോലോഗസ് എൻഡ് ജോയിനിങ് (NHEJ)
ഹോമോളജി-ഡയറക്ടഡ് റിപ്പയർ (HDR).

ഈ രണ്ട് പ്രക്രിയകളിൽ, നോൺ-ഹോമോലോഗസ് എൻഡ് ജോയിനിങ് താരതമ്യേന സാധാരണവും കൂടുതൽ തരം കോശങ്ങളിൽ പതിവുള്ളതുമാണ്. ഇതിൽ അടിസ്ഥാന ജോഡികളുടെ ക്രമരഹിതമായ ഉൾപ്പെടുത്തലുകളും ഇല്ലാതാക്കലുകളും പകരം വയ്ക്കലുകളും ഉൾപ്പെടുന്നു. എച്ച് ഡി ആർ (HDR) പ്രക്രിയയിൽ പിശക് വരുന്നതിനുളള സാധ്യത വിരളമാണ്. അവിടെ നൽകിയിരിക്കുന്ന മാതൃക ഡി എൻ എ ശ്രേണി നിർദിഷ്ട ഡി എൻ എയെ ടാർഗെറ്റു ചെയ്യുന്നതിന് ചേർക്കുന്നു. ഇവിടെ, ഒറ്റ ശ്രേണി ഡി എൻ എയോ അല്ലെങ്കിൽ നിർദിഷ്ട ശ്രേണിയോട് ചേർന്ന സാമ്യമുള്ള ഇരട്ട ശ്രേണി ഡി എൻ എ റിപ്പയർ മാതൃകയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവയിൽ, സിംഗിൾ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് വ്യതിയാനങ്ങൾ പോലെയുള്ള ചെറിയ ജീനോം എഡിറ്റിങ്ങിനായി ഒറ്റ ശ്രേണി ഡി എൻ എ (ssDNA) മാതൃകകളാണ് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത്. ഈ അറ്റകുറ്റ പ്രക്രിയകൾക്ക് പൊതുവെ, ഏതെങ്കിലും ജനിതക വൈകല്യങ്ങളെ തടസ്സപ്പെടുത്താനോ ശരിയാക്കാനോ അല്ലെങ്കിൽ ഇല്ലാതാക്കാനോ കഴിയുന്ന വ്യതിയാനങ്ങൾ ജീനോമിൽ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ഇത്തരത്തിൽ പല പല രോഗങ്ങൾക്ക് കാരണമായ ഘടകങ്ങൾ കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിനായി ക്രിസ്പർ (CRISPR) ജീൻ എഡിറ്റിങ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ചുളള ഗവേഷണങ്ങൾ ലോകവ്യാപകമായി നടന്നുവരുന്നുണ്ട്.

എന്താണ് അരിവാൾ രോഗം അഥവാ സിക്കിൾ സെൽ ഡിസീസ്?

ചുവന്ന രക്താണുക്കൾ വക്രിച്ച് അരിവാൾ ആകൃതിയിലാകുന്ന ഒരു ജനിതക വൈകല്യമാണ് അരിവാൾ രോഗം. അമേരിക്കയിൽ മാത്രം ഏകദേശം ഒരു ലക്ഷം ആളുകളെ ഈ രോഗം ബാധിക്കുന്നതായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. ആഫ്രിക്കൻ-അമേരിക്കക്കാർ, ഹിസ്പാനിക്-അമേരിക്കക്കാർ എന്നിവരിലാണ് ഇത് കൂടുതലും കാണപ്പെടുന്നത്. ശരീരകലകളിലേക്ക് ഓക്‌സിജൻ എത്തിക്കുന്ന ചുവന്ന രക്തകോശങ്ങളിലെ ഒരു പ്രോട്ടീനായ ഹീമോഗ്ലോബിനിൽ ഉണ്ടാകുന്ന വ്യതിയാനമാണ് അരിവാൾ രോഗത്തിന്റെ പ്രധാന കാരണം.

ഈ വ്യതിയാനം (Mutation) ചുവന്ന രക്തകോശങ്ങൾ അരിവാൾ ആകൃതിയിൽ വികസിക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു. ഈ അരിവാൾ രൂപത്തിലുള്ള ചുവന്ന രക്തകോശങ്ങൾ രക്തക്കുഴലുകളിലെ ഒഴുക്ക് തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ശരീരകലകളിലേക്കുള്ള ഓക്‌സിജൻ വിതരണം പരിമിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് കഠിനമായ വേദനയ്ക്കും വാസോ-ഒക്ലൂസീവ് ഇവന്റുകൾ (VOEs) അല്ലെങ്കിൽ വാസോ-ഒക്ലൂസീവ് ക്രൈസിസ് (VOCs) എന്നറിയപ്പെടുന്ന അവയവ നാശത്തിനും കാരണമാകും. ഈ സംഭവങ്ങളുടെയോ പ്രതിസന്ധികളുടെയോ ആവർത്തനം ജീവൻ അപകടപ്പെടുത്തുന്ന വൈകല്യങ്ങൾക്കും അകാല മരണത്തിനും കാരണമാകും.

അരിവാൾ രക്തകോശത്തിനടുത്തുള്ള സാധാരണ രക്തകോശങ്ങൾ കടപ്പാട്:wikipedia

പുതിയ ക്രിസ്പർ (CRISPR) തെറാപ്പി എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു?

ഏറ്റവും പുതിയ വിവരം അനുസരിച്ച്, ജീവശാസ്ത്ര ഗവേഷണത്തിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ച ജീൻ എഡിറ്റിങ് സാങ്കേതികവിദ്യയായ ക്രിസ്പർ (CRISPR), ഒടുവിൽ റെഗുലേറ്ററി അംഗീകാരത്തോടെ ഒരു മെഡിക്കൽ ചികിത്സയായി ലഭ്യമാണ്. ഡിസംബർ 8-ന് യു എസ് ഫുഡ് ആൻഡ് ഡ്രഗ് അഡ്മിനിസ്‌ട്രേഷൻ (FDA) സിക്കിൾ സെൽ അഥവാ അരിവാൾ രോഗത്തിനുള്ള ആദ്യത്തെ ക്രിസ്പർ ചികിത്സയ്ക്ക് അംഗീകാരം നൽകി.

കാസ്‌ഗെവി (Casgevy) എന്ന കോശങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമായ്ക്കിയുളള ജീൻ തെറാപ്പി (Gene Therapy) 12 വയസ്സിനും അതിനുമുകളിലും പ്രായമുള്ള രോഗികളിൽ സിക്കിൾ സെൽ രോഗത്തിന്റെ ചികിത്സയ്ക്കായി അംഗീകാരം നേടിയിട്ടുണ്ട്. ക്രിസ്പർ/കാസ്9 (CRISPR/Cas9) എന്ന ജീനോം എഡിറ്റിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് ചികിത്സ നൽകുന്ന ആദ്യത്തെ എഫ് ഡി എ അംഗീകൃത ചികിത്സയാണ് കാസ്ഗെവി. രോഗികളുടെ ഹെമറ്റോപോയിറ്റിക് (രക്ത) വിത്ത് കോശങ്ങളെ (Hematopoietic stem cells) ക്രിസ്പർ/കാസ്9 (CRISPR/Cas9)) സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് ജീനോം എഡിറ്റിങ് വഴി പരിഷ്‌കരിക്കുന്നു. കാസ്‌ഗെവി (Casgevy) എന്നീ പുതിയ ജീൻ തെറാപ്പി സിക്കിൾ സെൽ രോഗികൾക്ക് പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന വൻ മുന്നേറ്റമാണ്. രോഗികളുടെ മജ്ജയിൽ നിന്നും ശേഖരിച്ച ഹെമറ്റോപോയിറ്റിക് വിത്ത് കോശങ്ങളിൽ എച്ച് ബി എഫ് (HbF) ജീനിന്റെ പ്രവർത്തനം വർധിപ്പിക്കുകയാണ് കാസ്ഗെവി ചെയ്യുന്നത്. എച്ച് ബി എഫ് (HbF) അതായത് ഫീറ്റൽ ഹീമോഗ്ലോബിൻ, കൂടുതൽ ഓക്‌സിജൻ വഹിക്കാൻ കഴിവുള്ള ഒരു ഹീമോഗ്ലോബിൻ തരമാണ്. ഈ തരം ഹീമോഗ്ലോബിൻ നമ്മുടെ ഭ്രൂണാവസ്ഥയിലാണ് ഉൽപാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. രൂപാന്തരപ്പെടുത്തിയ രക്ത വിത്ത് കോശങ്ങൾ രോഗിക്ക് തിരികെ മജ്ജയിൽ നൽകുന്നു. അവിടെ അവ മജ്ജയിൽ ഉറച്ച് എണ്ണം വർധിച്ച് (Engrafting) കൂടുതൽ ഫീറ്റൽ ഹീമോഗ്ലോബിൻ (HbF) ഉൽപാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് അരിവാൾ ആകൃതിയിലുള്ള രക്ത കോശങ്ങളുടെ എണ്ണം കുറയ്ക്കുന്നതിനും രോഗലക്ഷണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും കാരണമാകുന്നു.

ചികിത്സ എത്രത്തോളം ഫലപ്രദമാണ്?

സിക്കിൾ സെൽ രോഗ (SCD) ബാധിതരായ മുതിർന്നവരെയും കൗമാരക്കാരെയും ഉൾപ്പെടുത്തി നടത്തിയ പരീക്ഷണ ചികിൽസയിലൂടെയാണ് കാസ്‌ഗെവിയുടെ സുരക്ഷയും ഫലപ്രാപ്തിയും വിലയിരുത്തിയത്. മൊത്തം 44 രോഗികൾക്ക് കാസ്‌ഗെവി ഉപയോഗിച്ച് ചികിത്സ നൽകി. 24 മാസത്തെ ഫോളോ-അപ് പിരീഡിൽ കുറഞ്ഞത് തുടർച്ചയായ 12 മാസത്തേക്ക് ഗുരുതര വാസോ-ഒക്ലൂസിവ് ക്രൈസിസിൽ (VOC) നിന്ന് മുക്തിനേടുന്നതായിരുന്നു പ്രധാന ഫലം. വിലയിരുത്തലിന് ആവശ്യമായ ഫോളോ-അപ് സമയം ലഭിച്ച 31 രോഗികളിൽ 29 പേർ (93.5%) ഈ ഫലം കൈവരിച്ചു. ചികിത്സിച്ച എല്ലാ രോഗികളും വിജയകരമായ എൻഗ്രാഫ്റ്റിങ് (കോശങ്ങൾ രോഗിയുടെ ശരീരത്തിൽ ഫലപ്രദമായി കൂടി ചേരുന്ന അവസ്ഥ) കൈവരിച്ചു, ഒരു രോഗിക്കും ഗ്രാഫ്റ്റ് പരാജയമോ ഗ്രാഫ്റ്റ് നിരസിക്കലോ ഉണ്ടായില്ല എന്നതും തികച്ചും പ്രതീക്ഷാവഹമാണ്. വളരെ നേരിയ പാർശ്വഫലങ്ങൾ മാത്രമാണ് രോഗികളിൽ ഈ പരീക്ഷണ കാലയളവിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. ഓട്ടോലോഗസ് സെൽ തെറാപ്പി (സ്വന്തം കോശങ്ങൾ ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയുളള ചികിത്സാരീതി) നൽകുന്നതിന് ആവശ്യമായ അടിസ്ഥാനസൗകര്യങ്ങൾ ആരോഗ്യപരിരക്ഷ രംഗത്ത് ഇപ്പോൾ പരിമിതമായത് കാരണം വളരെ കുറച്ച് രോഗികൾക്കു മാത്രമേ തുടക്കത്തിൽ ഈ ചെലവേറിയതും സങ്കീർണ്ണവുമായ ചികിത്സയിൽനിന്ന് പ്രയോജനം ലഭിക്കൂ എന്നതാണ് ഒരു ന്യൂനത.

എങ്കിലും കാസ്ഗെവി ഒരു വലിയ മുന്നേറ്റമാണ്. സിക്കിൾ സെൽ രോഗം ബാധിച്ച നിരവധി ആളുകൾക്ക് പ്രതീക്ഷ നൽകുന്നതാണ് കാസ്ഗെവിയുടെ ഈ അംഗീകാരം. ഈ പുതിയ ചികിത്സാരീതി രോഗലക്ഷണങ്ങൾ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും രോഗികളുടെ ജീവിത നിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. കാസ്ഗെവി ഇപ്പോഴും കൂടുതൽ രോഗികളിൽ ഗവേഷണ ഘട്ടത്തിലാണെങ്കിലും, ഇതുവരെയുളള പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ വളരെ പ്രതീക്ഷാവഹമാണ്. ഈ അനുമതി, സിക്കിൾ സെൽ രോഗത്തിന് മാത്രമല്ല, മറ്റ് ജനിതക രോഗങ്ങൾക്കുളള ചികിത്സാ ഗവേഷണങ്ങൾക്കും പ്രതീക്ഷ നൽകുന്നു.

2024 മാർച്ച് ലക്കം ശാസ്ത്രഗതിയിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്