افزایش دقت تصحیح ژنوم با نسل جدید کریسپر

محققان یک نوع جدید از تکنیک تصحیح ژنوم CRISPR-Cas9 را به‌وجودآورده‌اند که صحت ژن‌درمانی را افزایش داده است. این نوع جدید، تغییرات ناخواسته در ژنوم را نسبت به مدل‌های دیگر، کاهش داده که این امر می‌تواند نوید استفاده از این آنزیم را در ژن‌درمانی‌هایی که نیاز به دقت بالا دارند بدهد. این مطالعه توسط محققان موسسه ی Karolinska Institutet’s Ming Wai Lau در هونگ کونگ انجام شده و در مجله ی PNAS چاپ شده است.

CRISPR-Cas9 آنزیمی است که اولین بار در باکتری‌ها کشف شد و می‌تواند به محل مشخصی از ژنوم رفته، برش ایجاد کند و DNA را ترمیم کند. این قیچی‌های مولکولی می‌توانند برای تصحیح رشته‌های دارای نقص DNA استفاده شوند و هم اکنون در بالین برای درمان سرطان، مشکلات خونی و کوری‌های ارثی در حال آزمایش‌اند. این تکنولوژی پتانسیل درمان بسیاری از بیماری‌های ژنتیکی را دارا می‌باشد.

در آنزیم مورد بررسی، ما با چالش‌های فراوانی روبه رو هستیم نوکلئاز cas9 که از باکتری استرپتوکوکوس پیوژنز گرفته می‌شود دارای دقت هدف‌گیری بالایی می‌باشد اما برای ویروسی که قرار است کیت تصحیح ژنوم را با خود وارد سلول کند، بزرگ می‌باشد. نوکلئاز گرفته شده از استافیلوکوکوس اورئوس به طور قابل توجهی کوچک‌تر بوده و راحت‌تر می‌تواند در وکتور AAV که کیت تصحیح ما را به سلول منتقل می‌کند، قرار گرفته‌شود اما این نوع از دقت هدف‌گیری کمتری نسبت به قبلی برخوردار است. تصحیح ژنوم به صورت غیر دقیق منجر به تغییر DNA در محل‌های ناخواسته شده که می‌تواند عواقب جدی در بر‌داشته باشد.

در مطالعه‌ی اخیر محققان آنزیم مهندسی شده‌ی جدیدی به نام saCas9-HF را ساخته‌اند که به طور قابل توجهی صحت هدف گیری آن برای ۲۷ منطقه از ژنوم انسانی افزایش یافته است. تغییرات محل‌های ناخواسته در saCas9-HF حتی در توالی‌هایی که بالای ۹۰ درصد مشابهت دارند و در هنگام استفاده از saCas9 احتمال خطا را افزایش می‌دهند، به شدت کاهش یافته است.

Zongli Zheng استاد موسسه‌ی Karolinska در هونگ کونگ می‌گوید: “یافته‌های ما یک نوع جدید از saCas9 را معرفی کرده که در تصحیح ژنوم با دقت بسیار بالا کاربرد داشته و این آنزیم جدید برای ژن‌درمانی به وسیله‌ی AAV برای انتقال اجزای تصحیح ژنوم در بالین بسیار کارآمد خواهد بود.”

تحقیقات بیشتر بر روی اهداف بیشتر و سلول های متنوع‌تر مورد نیاز است تا متوجه شویم که آیا دقت بالای saCas9-HF در انواع سلول ها مشابه است یا خیر، با این وجود محققان این طرح به آینده‌ی استفاده از این آنزیم در سلول‌های مختلف و جواب‌دهی یکسان امیدوارند.

برای بیان میزان برتری این آنزیم نسبت به نمونه‌ی وحشی خود باید گفت نزدیک به ۸۰ درصد کارایی عمل بر روی هدفش بالاتر بوده که همین امر این آنزیم را دراین زمینه قابل رقابت می‌کند. در برخی از آزمایشاتی که در آن از CRISPR-Cas9 استفاده می‌شود کارایی تصحیح ۱۰ درصد هم برای ترمیم توالی ژن آسیب‌دیده و بازگشت عملکرد آن ژن کافی می‌باشد.