سیستم جدید ویرایش ژن CRISPR : برش ملایم ؛ دقیق و تک‌ رشته‌ای DNA ‌این ابزار را دقیق‌تر می‌کند

0

یک تکنیک جدید به فناوری ابزار ویرایش ژن CRISPR اضافه شده . این سیستم که با نام PASTE شناخته می‌شود، از آنزیم‌های ویروس برای انتقال بخش‌های بزرگی از DNA به درون ژنوم استفاده می‌کند. این فناوری جدید می‌تواند به درمان طیف وسیعی از بیماری‌های ژنتیکی کمک کند.

الهام‌بخش سیستم CRISPR باکتری‌ها بودند که از آن به عنوان مکانیزم دفاعی در برابر ویروس‌هایی که آن‌ها را شکار می‌کنند استفاده می‌کردند. اگر یک باکتری از یک عفونت ویروسی جان سالم به در ببرد، از آنزیم‌های CRISPR برای جدا کردن بخش کوچکی از DNA ویروس استفاده می‌کند و از آن برای یادآوری چگونگی مبارزه با عفونت‌های بعدی آن ویروس استفاده می‌کند.

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 می‌دهد.

از ایین فناوری می‌توان برای از بین بردن ژن‌های مشکل‌ساز، مانند ژن‌هایی که باعث بیماری می‌شوند، استفاده شود و می‌تواند ژن‌های مفیدتر را جایگزین آنها کرد.

اما مشکلی که وجود دارد این است که این فرآیند شامل شکستن هر دو رشته DNA است و وصله ایجاد شده ممکن با کلیت DNA جور نشود و منجر به تغییرات ناخواسته و خطر بالاتر سرطان در سلول‌های ویرایش شده شود.

بنابراین محققان MIT تصمیم گرفتند نسخه جدیدی از این ابزار را بسازند که روی ژنوم ملایم‌تر عمل کند.

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

قرار دادن ژن‌های جدید توسط آنزیم‌هایی به نام اینتگراز سرین انجام می‌شود که توسط ویروس‌ها برای آلوده کردن باکتری‌ها و وارد کردن DNA آن‌ها در ژنوم هدف استفاده می‌شود. این اینتگراز‌ها به طور طبیعی به دنبال توالی‌های خاصی در ژنوم هدف هستند، بنابراین پس از اینکه سیستم PASTE برش ملایم خود را انجام داد، توالی کوچک “محل فرود” را که اینتگراز‌ها به دنبال آن هستند وارد می‌کند. در نهایت، اینتگراز محموله DNA خود را وارد ژنوم  در جایگاه دقیق می‌کند.

در یک سری از آزمایش‌ها، این تیم سیستم PASTE را روی سلول‌های کبدی انسان، سلول‌های T و لنفوبلاست‌ها قرار داد و ۱۳ ژن مختلف را در ۹ مکان در ژنوم قرار داد. میزان موفقیت تا ۶۰٪ بود و خطا‌های بسیار کمی در محل درج ایجاد کرد. با این حال، آزمایش‌ها روی موش‌های دارای کبد «انسانی شده» تنها در حدود ۲.۵ درصد از سلول‌ها انجام شد.

این تکنیک نه تنها ملایم‌تر و به طور بالقوه ایمن‌تر است، بلکه محققان می‌گویند که قادر است مقادیر عظیمی از DNA را به یکباره وارد کند یعنی تا ۳۶۰۰۰ جفت باز در آزمایش‌ها. این می‌تواند به ویژه برای جایگزینی ژن‌های معیوب مانند ژن‌هایی که باعث فیبروز کیستیک یا بیماری هانتینگتون می‌شوند مفید باشد.

عمر ابودایه، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «این یک روش ژنتیکی جدید برای هدف قرار دادن این بیماری‌های واقعاً دشوار است. ما می‌خواستیم به سمتی کار کنیم که ژن‌درمانی در آغاز هدفش بود، یعنی جایگزینی ژن‌ها، نه فقط اصلاح جهش‌های فردی. »

هنوز کار‌های زیادی برای بهبود PASTE باقی مانده تا بتوان آن را برای درمان این بیماری‌ها به کار گرفت،

تحقیقات جدید در مجله Nature Biotechnology منتشر شده است.

منبع: MIT

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.