ابزار قدرتمند ویرایش ژن CRISPR با فراهم کردن امکان برش و وصله کردن DNA با دقت بسیار زیاد، انقلابی در کار تحقیق در این حوزه به راه انداخته است. اما پیگیری مسیر تأثیر این تغییرات روی کارکرد ژن، می تواند کاری بسیار زمان‌بر باشد. به این ترتیب محققان در حال حاضر ابعاد این فرآیند را یک به یک تحلیل می‌کنند، فرایندی که می‌تواند هفته ها به طول انجامد.
اکنون محققان دانشگاه UCLA این تکنولوژی را طوری اصلاح کردهاند تا آنها بتوانند در زمانی که در گذشته تنها چند ویرایش تحلیل می‌شد، خروجی ده‌ها هزار ویرایش ژنتیک را، تحت نظر داشته باشند. توسعه این روش که گزارش آن در مجله Nature Genetics منتشر شد به دانشمندان این قدرت را می‌دهد که بتوانند تغییرات ژنتیکی که در آنها احتمال آسیب زدن به سلول‌ها و کمک به بیماری وجود دارد را شناسایی کنند.
لئونید کروگلیاک، نویسنده ارشد این مقاله و صاحب‌نظر علم ژنتیک انسانی بیان داشته است: «دانشمندان برای چندین سال از CRISPR برای برش هر تعداد ممکن ژن در هر بار استفاده می‌کردند. ولی جای روش‌هایی که با آنها بتوان با استفاده از CRISPR تعداد زیادی ژن را در هر بار ویرایش کرد، خالی بود. آزمایشگاه ما اولین جایی است که توانست یک تکنیک با مقیاس گسترده ایجاد کند که بتواند این هدف را در ساختارهای سلولی مانند سلول‌های انسان محقق کند.» او خاطر نشان کرد: «تحقیقات قبلی ویرایش موازی را در سلول‌های باکتریایی انجام داده بود که نحوه سازماندهی آنها با سلول‌های انسانی متفاوت است.»
سیستم CRISPR ترکیب‌گر یک پروتئین قیچی مانند به نام Cas9 با یک مولکول راهنما است که مانند یک کاراگاه عمل کرده و یک مکان خاص در ژنوم را تخریب می‌کند. وقتی به آن محل رسید، Cas9 منطقه مورد نظر را قیچی می‌کند و ژن هدف را از کار می‌اندازد. دانشمندان همچنین می‌توانند یک قطعه جدید از DNA را برای ویرایش توالی ژن‌ها جایگذاری کرده و روی قسمت برش داده شده را توسط Cas9 وصله کنند.
مرو ساهو، نویسنده اول این مقاله و پژوهشگر دوره فوق دکترا در آزمایشگاه کروگلیاک می‌گوید: «برای اینکه CRISPR بتواند ویرایش‌ها را به طرز مناسبی در ژنوم اعمال کند، لازم است که هر سلول ترکیب صحیحی از راهنمایی و وصله را دریافت کند. رساندن درست این دو به هزاران سلول در یک زمان، یک پازل علمی پیچیده را در مقابل دانشمندان قرار داد.»
محققان دانشگاه UCLA روشی را اختراع کردهاند که هزاران راهنما را به طور فیزیکی به وصله همکار خود متصل می‌کند و با این کار این امکان را فراهم می‌کند که یک مجموعه کاملا متناسب به هر سلول ارسال شود.برای آزمایش این رویکرد، کروگلیاک و سادهو یک دسته از جهش‌های ژنتیکی را که مشکوک به سلول‌های مضر هستند، مورد مطالعه قرار دادند.
محققان این تجربه را روی مخمر اجرا کردند که سازگاری آن با مطالعات مقیاس بزرگ CRISPR بسیار عالی بود. تغییرات سلولی در واکنش به دگرگونی ژن‌ها در مخمر بسیار سریع اتفاق می‌افتد و مشاهده آن هم به آسانی امکان پذیر است.
دانشمندان از CRISPR برای ارائه یک مجموعه سفارشی از راهنماهای زوجی به هر سلول استفاده کردند، و به بررسی اثرات تقریبا ۱۰،۰۰۰ جهش متمایز همزمان پرداختند. هر راهنما و وصله به CRISPR دستور می‌دهد که کدام قسمت را ردگیری کرده و کجا ویرایش را اعمال کند.گروه بعد از چهار روز توانست تشخیص دهد که کدام سلول‌ها مرده‌اند و کدام زنده مانده‌اند.
ساهو گفت: «ما از فهم این نکته که بعضی از ژن‌هایی که ما تصور می‌کردیم برای کارکرد سلول حیاتی هستند و درواقع چنین نقشی ندارند، شگفت‌زده شدیم. در دیگر ژن‌ها تنها بخشی از پروتئین مهم است و بقیه را می‌توان برش زد و سلول کماکان زنده خواهد ماند.»
✳ مترجم: آزاده داودی
☑ لینک مقاله
☑ عضویت در زیست فن پزشکی مولکولی
☑ عضویت در کانال زیست فن
