CRISPR: یک شکل نرم‌تر از فناوری ویرایش ژن ممکن است دقیق‌تر باشد

ویرایش ژن با CRISPR می تواند باعث جهش های خارج از هدف شود، اما به نظر می رسد این اتفاق بیشتر در مورد آنزیمی رخ می دهد که یک رشته DNA را به جای هر دو قطع می کند.

توسط کاریسا ونگ

شکل جدیدی از فناوری ویرایش ژنوم CRISPR می تواند راه دقیق تری برای اصلاح جهش هایی که باعث بیماری های ژنتیکی می شوند ارائه دهد. این رویکرد که روی مگس‌های میوه آزمایش شده است، جهش ژنی را در یک کپی از کروموزوم با استفاده از کروموزوم معادل – که از والدین دیگر به ارث رسیده است – به عنوان یک الگو رفع می‌کند.

کریسپر معمولاً با پروتئینی به نام Cas9 کار می کند که به عنوان قیچی مولکولی برای نفوذ به رشته مولکول DNA در محل توالی هدف عمل می کند. این می‌تواند به توالی‌های DNA جدید اجازه دهد تا بین زخم‌ها جایگزین ژن جهش‌یافته شوند.

با این حال، چنین درج‌هایی معمولاً برای کمتر از 10 درصد سلول‌ها کار می‌کنند و درج‌ها می‌توانند در مناطق نادرست یا خارج از هدف ژنوم رخ دهند.

اکنون، اتان بیر و آنابل گیچارد از دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، و همکارانشان شکل جدیدی از CRISPR را توسعه داده‌اند که می‌تواند توالی‌های DNA صحیح را به طور موثرتری در محل جهش وارد کند، با اثرات خارج از هدف کمتر.

پی یر می گوید: «من حیرت زده بودم. به طور کلی، با فناوری‌های کنونی CRISPR، شما باید نگران این باشید که 1 درصد از اصلاحات خطا یا خارج از هدف باشد. من می‌گویم در مورد سیستم ما، این رقم نزدیک‌تر به 1 در 10000 خواهد بود.»

این روش از نوعی آنزیم Cas9 به نام نیکاز استفاده می کند که تنها یک رشته از مارپیچ دوگانه DNA را قطع می کند. پیر می‌گوید: «ما دریافتیم که خراشیدن یا برش ملایم یک رشته DNA کارآمدتر از انجام جداکننده دو رشته‌ای تمیز است.

محققان این روش را روی مگس‌های میوه آزمایش کردند که جهشی داشتند به جای قرمزی، چشم‌هایشان را سفید می‌کرد. آنها دریافتند که سیستم نیکاز جهش رنگ چشم را در 65 درصد سلول ها اصلاح می کند که باعث قرمز شدن چشم مگس ها می شود. CRISPR با Cas9 جهش را در 30 درصد از سلول‌ها تصحیح کرد و باعث شد یک نقطه قرمز کوچک در هر چشم ظاهر شود.

گیچارد می‌گوید: “این لحظه واقعاً شگفت‌انگیز بود. ما می‌دانستیم که وقتی آن را بلافاصله دیدیم، چیزی کاملاً شگفت‌انگیز پیدا کرده‌ایم.”

این تیم هیچ قطعه اضافی از DNA را به عنوان الگویی برای سلول برای اصلاح جهش در کروموزوم ارائه نکردند، بنابراین مکانیسم مولکولی باید از کروموزوم دیگر – که از والدین دیگر به ارث رسیده است – به عنوان الگو استفاده کرده باشد. تیم توانست تایید کند که این مورد است.

به طور کلی تصور نمی شد که ترمیم DNA یک کروموزوم با استفاده از کروموزوم طرف مقابل دیگر امکان پذیر باشد. اما یافته‌های اخیر نشان می‌دهد که این امر گاهی می‌تواند تحت شرایط خاصی رخ دهد که هنوز شناسایی نشده است.

پیر می گوید: “شواهد انباشته ای وجود دارد که نشان می دهد وقتی شما به یک کروموزوم در سلول پستانداران آسیب می رسانید، به نوعی منجر به جذب کروموزوم دیگر می شود. سپس ناحیه شکسته شده از کروموزوم دیگر کمک های اولیه دریافت می کند.”

ما واقعاً نمی‌دانیم چه چیزی مسئول انجام این کار است. یکی از عناصر هیجان‌انگیز کار این است که مسیری را برای کشف طیف وسیعی از اجزای مسئول این کلاس جدید از تعمیر باز می‌کند.»

اگر این روش در افراد موفقیت آمیز باشد، این روش به طور بالقوه می تواند هر گونه جهش ژنی مرتبط با بیماری را که یک نسخه سالم روی کروموزوم منطبق دارد، برطرف کند. این بدان معناست که نمی‌تواند جهش‌های کروموزوم X را در پسران و مردان و زنان تراجنسیتی که فاقد نسخه دوم کروموزوم جنسی هستند، برطرف کند. همچنین برای افرادی که دقیقاً جهش مربوط به بیماری را در هر دو کروموزوم از هر یک از والدین دارند، کار نمی کند.

مرجع مجله: پیشرفت علمDOI: 10.1126 / sciadv.abo072