محققان می گویند ابزار جدید ویرایش ژن آنها به طور موثر می تواند حدود نیمی از جهش هایی را که باعث بیماری می شوند، اصلاح کند.
به گزارش تکناک، CRISPR یکی از اصطلاحات علمی است که آن را به واژگان روزمره تبدیل کرده است. یکی از بزرگترین اکتشافات قرن بیست و یکم، ابزار ویرایش ژن است که انقلابی در تحقیقات و درمان بیماری های ژنتیکی و غیر ژنتیکی ایجاد کرده است. اما خطر اولیه مرتبط با فناوری CRISPR، ویرایشهای خارج از هدف است، یعنی تغییرات غیرمنتظره، ناخواسته یا حتی نامطلوب در مکانهایی در ژنوم غیر از سایت هدف.
اکنون محققان دانشگاه رایس یک ابزار جدید ویرایش ژن مبتنی بر CRISPR ایجاد کردهاند که دقیقتر است و احتمال انجام ویرایشهای خارج از هدف را بهطور چشمگیری کاهش میدهد.
هونگزی زنگ، نویسنده اصلی این مطالعه گفت: تیم ما تصمیم به ایجاد نسخه بسیار بهبود یافته ای داشت که می تواند در صورت نیاز روشن یا خاموش شود و سطح بی نظیری از ایمنی و دقت را ارائه دهد. این ابزار، پتانسیل اصلاح تقریباً نیمی از جهشهای نقطهای بیماریزا در ژنوم ما را دارد. با این حال، ویرایشگرهای پایه آدنین کنونی در یک حالت روشن و ثابت هستند که این مسئله میتواند منجر به تغییرات ناخواسته ژنوم در کنار اصلاح مطلوب در ژنوم میزبان شود.
DNA از دو رشته به هم پیوسته تشکیل شده است که به دور یکدیگر می پیچند و یک مارپیچ دوتایی را تشکیل می دهند که شبیه یک نردبان پیچ خورده است. پلههای این نردبان از جفتهای پایه تشکیل شدهاند و دو پایه نوکلئوتیدی مکمل، توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل میشوند: آدنین (A) با تیمین (T) و سیتوزین (C) با گوانین (G).
جهشهای این جفت پایه، جهش نقطهای نیز نامیده میشوند و مسئول ایجاد هزاران بیماری هستند. CRISPR از یک ویرایشگر پایه آدنین (ABE) یا ویرایشگر پایه سیتوزین (CBE) برای ایجاد جهش های نقطه ای در مکان های مورد نظر استفاده می کند. در اینجا، محققان یک ABE گرفتند و آن را اصلاح کردند.
آنها ABE را به دو پروتئین جداگانه تقسیم کردند که تا زمانی که یک مولکول سیرولیموس اضافه شود، غیرفعال می مانند. سیرولیموس که به عنوان راپامایسین نیز شناخته می شود، دارویی با خواص ضد تومور و سرکوب کننده سیستم ایمنی است که برای جلوگیری از رد پیوند اعضا و درمان انواع خاصی از سرطان استفاده می شود.
ژنگ گفت: «با معرفی این مولکول کوچک، دو قطعه غیرفعال جداگانه ویرایشگر پایه آدنین به هم چسبیده و فعال میشوند. همانطور که بدن راپامایسین را متابولیزه می کند، این دو قطعه از هم جدا می شوند و سیستم را غیرفعال می کنند.
محققان متوجه شدند که ابزار جدید ویرایش ژن آنها علاوه بر فعال ماندن برای مدت زمان کوتاهتری نسبت به ABE اصلی و دست نخورده، مزایای دیگری نیز دارد.
زنگ گفت: در مقایسه با یک ویرایشگر پایه دست نخورده، نسخه ما ویرایش های خارج از هدف را بیش از 70٪ کاهش می دهد و دقت ویرایش های روی هدف را افزایش می دهد.
محققان روش خود را با هدف قرار دادن ژن PCSK9 در کبد موش آزمایش کردند. ژن PCSK9 پروتئینی را می سازد که به تنظیم میزان کلسترول در جریان خون کمک می کند، بنابراین از نظر درمانی برای انسان مفید است. آنها با بستهبندی ABE تقسیمشده با راپامایسین در یک ناقل ویروس مرتبط با آدنو (AAV)، فهمیدند که یک جفت باز A●T را به یک جفت باز G●C روی ژن تبدیل میکند. این تبدیل به عنوان یک جهش به طور ویژه ای مفید است که در آن G●C که به یک جفت پایه A●T جهش یافته است، تقریباً 50٪ از جهش های تک نقطه ای مرتبط با بیماری های ژنتیکی انسان را تشکیل می دهد.
ژئو گا، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: ما امیدواریم که در نهایت شاهد استفاده از ابزار ویرایش ژنوم خود با دقت بالاتر برای رسیدگی به سوالات مربوط به سلامت انسان به روشی بسیار ایمن تر باشیم.
این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شد.
