سیستم نو ویرایش ژن CRISPR : برش ملایم ؛ دقیق و تک رشته ای DNA این ابزار را دقیق تر می نماید - باتسک

الهام بخش سیستم CRISPR باکتری ها بودند که از آن به عنوان مکانیزم دفاعی در برابر ویروس هایی که آن ها را شکار می نمایند استفاده می کردند. اگر یک باکتری از یک عفونت ویروسی جان سالم به در ببرد، از آنزیم های CRISPR برای جدا کردن بخش کوچکی از DNA ویروس استفاده می نماید و از آن برای یادآوری چگونگی مبارزه با عفونت های بعدی آن ویروس استفاده می نماید.

در طول چند دهه گذشته، دانشمندان این سیستم را به ابزاری قدرتمند برای مهندسی ژنتیک تبدیل کردند. سیستم CRISPR از یک آنزیم به نام Cas9 تشکیل شده است که DNA را برش می دهد.

از ایین فناوری می توان برای از بین بردن ژن های مشکل ساز، مانند ژن هایی که باعث بیماری می شوند، استفاده گردد و می تواند ژن های مفیدتر را جایگزین آنها کرد.

اما مسئله ای که وجود دارد این است که این فرآیند شامل شکستن هر دو رشته DNA است و وصله ایجاد شده ممکن با کلیت DNA جور نگردد و منجر به تغییرات ناخواسته و خطر بالاتر سرطان در سلول های ویرایش شده گردد.

بنابراین محققان MIT تصمیم گرفتند نسخه نوی از این ابزار را بسازند که روی ژنوم ملایم تر عمل کند.

PASTE که مخفف عبارت Programmable Addition via Site-specific Targeting Elements است، همچنان از آنزیم Cas9 برای برش DNA در مکانی معین شده به وسیله RNA راهنما استفاده می نماید، اما تفاوت این است که سیستم نو به ترتیب یک رشته و سپس رشته دیگر را قطع می نماید و هر دو رشته را یک جا قطع نمی نماید.

قرار دادن ژن های نو به وسیله آنزیم هایی به نام اینتگراز سرین انجام می گردد که به وسیله ویروس ها برای آلوده کردن باکتری ها و وارد کردن DNA آن ها در ژنوم هدف استفاده می گردد. این اینتگراز ها به طور طبیعی در پی توالی های خاصی در ژنوم هدف هستند، بنابراین پس از اینکه سیستم PASTE برش ملایم خود را انجام داد، توالی کوچک محل فرود را که اینتگراز ها در پی آن هستند وارد می نماید. در نهایت، اینتگراز محموله DNA خود را وارد ژنوم در جایگاه دقیق می نماید.

در یک سری از آزمایش ها، این تیم سیستم PASTE را روی سلول های کبدی انسان، سلول های T و لنفوبلاست ها قرار داد و 13 ژن مختلف را در 9 مکان در ژنوم قرار داد. مقدار موفقیت تا 60٪ بود و خطا های بسیار کمی در محل درج ایجاد کرد. با این حال، آزمایش ها روی موش های دارای کبد انسانی شده تنها در حدود 2.5 درصد از سلول ها انجام شد.

این تکنیک نه تنها ملایم تر و به طور بالقوه ایمن تر است، بلکه محققان می گویند که قادر است مقادیر عظیمی از DNA را به یکباره وارد کند یعنی تا 36000 جفت باز در آزمایش ها. این می تواند به ویژه برای جایگزینی ژن های معیوب مانند ژن هایی که باعث فیبروز کیستیک یا بیماری هانتینگتون می شوند مفید باشد.

عمر ابودایه، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: این یک روش ژنتیکی نو برای هدف قرار دادن این بیماری های واقعاً سخت است. ما می خواستیم به سمتی کار کنیم که ژن درمانی در شروع هدفش بود، یعنی جایگزینی ژن ها، نه فقط اصلاح جهش های فردی.

هنوز کار های زیادی برای بهبود PASTE به جای مانده تا بتوان آن را برای درمان این بیماری ها به کار گرفت،

تحقیقات نو در مجله Nature Biotechnology منتشر شده است.

منبع: MIT