کریسپر: ابزار ویرایش و تغییر هدفمند DNA

زیست شناسان هر روز به ابزارها و روش های دقیق تر و کارآمدتری برای ویرایش و تغییر هدفمند DNA دست پیدا می کنند و کریسپر (CRISPR) یکی از پُر کاربردترین آنها شده است. کریسپر در اصل به توالی ویژه ای در باکتری ها گفته می شود که تکه هایی از DNA ویروسی مهاجم به باکتری را در خود دارند و به باکتری ها امکان می دهد DNA ویروس های مشابه را شناسایی و نابود کنند.

شناخت اجزای این سامانه دفاعی باکتری ها، دانشمندان را به طراحی سامانه کریسپر برای تغییر هدفمند فعالیت ژنوم (مجموعه ژن ها) رهنمون گشته است. برخی از دانشمندان می خواهند با کمک این روش به اصلاح برخی ویژگی ها در جنین انسان و جانوران دیگر بپردازند که بحث های بسیاری را برانگیخته است.

در ادامه شما می توانید به کمک یک عکس نوشته با چند شیوه بهره گیری از کریسپر برای ایجاد تغییر در ژنوم آشنا شوید.

اینجا را قیچی کن
کریسپر Cas9 شامل دو بخش اصلی است: آنزیم Cas9 که DNA را برش می زند و تکه ای RNA که این قیچی های مولکولی را به سوی توالی مورد نظر دانشمندان راهنمایی می کند.

قیچی های شکسته
آنزیم Cas9 را می توان چنان تغییر داد که نتواند DNA را برش بزند. اما RNAی راهنما هنوز می تواند به توالی خاصی در DNA متصل شود.

• فعالسازی کریسپر: پروتئین فعال کننده را می توان به پروتئین Cas9 شکسته (بدون فعالیت برش)، متصل کرد تا ژن خاصی را به فعالیت وادار کند.
• مهارسازی کریسپر: آنزیم شکسته (بدون فعالیت برش) از اتصال دیگر پروتئین ها جلوگیری می کند. اگر RNA پلیمراز اتصال نیابد، در واقع از فعالیت آن ژن جلوگیری شده است.

کریسپر و اپی ژنتیک
پروتئین Cas9 شکسته (بدون فعالیت برش) را می توان به تغییر دهنده های اپی ژنتیکی وصل کرد، مانند آنهایی که گروه های متیل (Me) را به DNA یا گروه های استیل (Ac) را به پروتئین های هیستون می افزایند. با این روش، پژوهشگران می توانند بررسی کنند این تغییرها چه اثری بر فعالیت ژنوم و پویایی DNA دارند.

کریسپر القاپذیر
پروتئین Cas9 شکسته یا نشکسته را می توان به سوئیچ های مولکولی وصل کرد تا بتوان آن را با مواد خاص یا پرتوهای خاص فعال یا غیر فعال کرد.

آیا ویرایش ژن با کریسپر می تواند خطرساز باشد؟

هدف از ویرایش ژن تغییر یک توالی خاص DNA در ژنوم سلول ها است، بی آنکه بقیه DNA تغییر کند. اما در عمل هر روش ویرایش ژن، گاهی با تغییرهای ناخواسته همراه است. اگر میزان این تغییرهای ناخواسته پایین باشد، مانند بیشتر جهش ها، پیامدی برای جاندار ندارد. اما جهش در برخی ژن ها می تواند به سرطان بینجامد و بنابراین، ایمنی کریسپر بستگی دارد به اینکه چقدر از این جهش های ناخواسته در پی داشته باشد.

به تازگی استیفن سانگ از مرکز پزشکی دانشگاه کلمبیا، توالی DNA را در ژنوم دو موش ویرایش یافته با کریسپر بطور کامل تعیین کرد و با مقایسه آن با ژنوم موش ویرایش نیافته، بیش از یک هزار جهش معمول را در موش های ویرایش یافته شناسایی کرد که گمان می کند نتیجه فعالیت کریسپر باشند. البته کار این دانشمند یک بررسی کوچک به شمار می آید و نتیجه گیری درباره پیامدهای ویرایش ژن با کریسپر به پژوهش های بیشتر نیاز دارد.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «کریسپر: ابزار ویرایش و تغییر هدفمند DNA»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا مقاله وب سایت nature ترجمه شده توسط مجله دانشمند، به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.