بدون برش دی‌ان‌ای می‌توان ژنوم را تغییر داد!

مجله علمی ایلیاد - گروهی از محققان دانشگاه MIT و هاروارد، راهی را کشف کرده‌اند که از طریق آن می‌توانند سیستم ویرایش ژن «CRISPR» را امن‌تر و دقیق‌تر کنند. در مطالعه‌ای که در این خصوص انجام شد، آن‌ها سیستمی را پیشنهاد کردند که می‌تواند توالی دی‌ان‌ای جدید را بدون هیچگونه برشی در نمونه‌ی جدید وارد کرده و از این طریق از بروز اثرات جانبی ناخواسته جلوگیری کند. این سیستم می‌تواند نسبت به فناوری‌های فعلی که دارای محدودیت‌های زیادی هستند و مستعد ابتلا به خطاهای بسیاری هستند، فرآیند الحاق ژن را به نحو صحیح‌تری انجام دهد.

محققان به‌جای استفاده از آنزیم‌های دفاعی نظیر «Cas9» از ترانسپوزون‌هایی که به‌نام «ژن‌های جهنده» نیز شناخته می‌شوند، استفاده کردند. ترانسپوزون‌ها توالی‌های دی‌ان‌ای هستند که به دلیل تمایل‌شان به جهش در ژنوم شناخته می‌شوند. آن‌ها توسط پروتئین‌هایی به‌نام «ترانسپوزاز» هدایت می‌شوند که دی‌ان‌ای را بدون ایجاد برش و چسباندن، در نمونه‌‌ی هدف، الحاق می‌کنند.

 

در این مطالعه، محققان آنزیم «Cas12k» را از دو نوع سیانوباکتری جدا کرده و آن‌ها را به‌صورتی دست‌کاری کردند تا در ژنوم نمونه‌ی هدف حرکت کنند. پس از آن، محققان توالی دی‌ان‌ای جدید را بدون نیاز به حذف برخی بخش‌ها، در این نمونه‌ها الحاق کردند.

 

آن‌ها این سیستم انتقالی جدید را ترانسپوزاز مرتبط با CRISPR یا «CAST» نامیدند. «جاناتان استریکر» یکی از اعضای این گروه از موسسه‌ی MIT و اولین نویسنده‌ی این مطالعه، در این خصوص می‌گوید: «ما واقعاً به سیستم سیانوباکتری نیاز داریم و لذا کار خود را با  CAST آغاز کرده‌ایم تا بتوانیم همه‌ی اجزای آن‌را درک کرده و عملکرد بیولوژیکی آن‌را کشف کنیم.» ابزارهای مبتنی بر CRISPR  اغلب جزو ابزارهای برش دی‌ان‌ای هستند و لذا بکارگیری آن‌ها باعث بروز اختلال در عملکرد ژن‌ها خواهد شد. در مقابل،CAST  باعث ادغام طبیعی ژن‌ها خواهد شد.

 

این گروه CAST را بر روی باکتری«ای‌کولای» آزمایش کرد و سیستم جدید را برای اعمال توالی دی‌ان‌ای جدید در اهداف خاصی از ژنوم برنامه‌ریزی کرد. آن‌ها توانستند به میزان موفقیت ۸۰ درصد دست یابند که گفته می‌شود پس از تحقیقات بیشتر می‌تواند بهبود یابد. محققان در نظر دارند که از این روش جدید برای کارهای زیادی، مخصوصاً درمان بیماری‌های ژنتیکی استفاده کنند. آن‌ها بیماری سلول داسی شکل را که یک نوع بیماری ارثی است و منجر به اختلال در هموگلوبین و انتقال اکسیژن در سراسر بدن می‌شود، به‌عنوان یکی از بیماری‌هایی که می‌تواند از این طریق بهبود یابد، ذکر کردند. بیماری سلول داسی سبب ایجاد گلبول‌های قرمز داسی یا هلال شکل می‌شود.CAST  می‌تواند برای ادغام یک ژن سالم در ژنوم انسان مورد استفاده قرار گیرد و از بروز چیزی که سبب ایجاد مشکل می‌شود، جلوگیری کند.