ابداع یک روش جدید برای ویرایش DNA

یک روش جدید ویرایش DNA با نام bridge که توسط دانشمندان دانشگاه واشنگتن توسعه یافته است، امکان دارد جایگزینی برای تکنیک CRISPR شود.

به گزارش تک‌ناک، این روش قادر به تغییر دقیق‌تر و ایمن‌تر جهش‌های ژنتیکی بدون قطع کردن دو رشتۀ DNA است. این تکنولوژی می‌تواند در درمان بیماری‌های ژنتیکی و تحقیقات زیست‌پزشکی تحول ایجاد کند.

مولکول یک باکتری منحصربه‌فرد ممکن است به دانشمندان اجازه دهد تا ژنوم‌ها را بازطراحی کنند و آنها را قادر به وارد کردن، حذف یا برگرداندن بخش‌های بزرگ DNA کند. این تکنیک که در سه مقالۀ اخیر در مجلۀ Nature and Nature Communications به تفصیل شرح داده شده است، از ژن‌های پرش استفاده می‌کند که به‌طور طبیعی وارد ژنوم می‌شوند.

ساندرو فرناندس آتااید، نویسندۀ این مقاله گفت: اگر این روش در سلول‌های دیگر کار کند، عصر جدیدی را در ویرایش ژن رقم می‌زند.

این سیستم که توسط یک RNA پل هدایت می‌شود، با موفقیت ژن‌ها را در باکتری‌ها و در شرایط آزمایشگاهی ویرایش کرده است، اگرچه پتانسیل آن در سلول‌های انسانی هنوز نامشخص می‌باشد. اگر این روش قابل انطباق باشد، می‌تواند ویرایش ژنتیکی را با اندازۀ فشرده و توانایی اصلاح توالی‌های DNA به طول هزاران پایه، فراتر از محدودیت‌های عملی CRISPR-Cas9 و بدون ایجاد شکستن DNA، متحول کند.

تکنیک CRISPR-Cas9 اغلب با مشکلات گمراه‌کننده مواجه شده است. به‌طور معمول این روش ابتدا با شکستن DNA و استفاده از سیستم‌های ترمیم سلول، تنها چند پایۀ DNA را تغییر می‌دهد. این موضوع می‌تواند باعث آسیب ژنتیکی ناخواسته شود.

محققان به دنبال ویرایش چند ژنی برای درمان‌های هدفمند

با پیشرفت CRISPR در پزشکی، محققان قصد دارند ابزارهای ویرایش ژنوم خود را تقویت کنند تا کل ژن‌ها یا چندین ژن را در مکان‌های خاص وارد نمایند. این رویکرد می‌تواند باعث درمان‌هایی برای افراد مبتلا به جهش‌های متعدد در یک ژن شود و درمان را ساده‌تر کند. علاوه بر این، ویرایش ژن‌های متعدد می‌تواند مهندسی سلول‌های ایمنی را برای مبارزه با سرطان از زوایای مختلف فعال نماید و از درج دقیق ژن در ژنوم مطمئن شود.

پاتریک هسو که یکی از نویسندگان این مقاله است، بر هدف طراحی کل بخش‌های ژنوم به جای پایه‌های فردی در آینده تأکید دارد.

برای یافتن ابزار مناسب، هسو و همکارانش انواع آنزیم‌هایی را بررسی کردند که عناصر DNA متحرک را در باکتری‌ها قادر می‌سازند بین مکان‌ها حرکت کنند. آنها بر روی یک گروه خاص به نام عناصر قابل انتقال، به‌ویژه آنزیم‌های IS110 تمرکز کردند.

فعال کردن تغییرات همه کارۀ DNA

آنزیم‌های IS110 از یک سیستم منحصر به‌فرد مبتنی بر RNA برای هدف‌گیری استفاده می‌کنند. یک سر RNA به بخش DNA در نظر گرفته‌شده برای درج متصل می‌شود، در حالی که انتهای دیگر به قطعۀ DNA در محل درج در ژنوم متصل می‌شود. این RNA به عنوان پلی بین دو بخش DNA عمل می‌کند و همین باعث شد که محققان این مولکول‌ها را RNAهای پل بنامند.

در این سیستم شبیه به روش CRISPR، یک سر توالی مکان هدف را در ژنوم مشخص می‌کند، در حالی که سر دیگر بخشی از DNA را که باید تغییر کند، نشان می‌دهد. این سیستم افزودن، حذف یا معکوس کردن توالی‌های DNA با هر طولی را امکان‌پذیر می‌کند.

روش‌های فعلی هم به این وظایف دست می‌یابند، امّا اغلب به مراحل متعدد نیاز دارند و قطعات DNA ناخواسته‌ای را که به عنوان اسکار شناخته می‌شوند، از خود به جای می‌گذارند. هسو اعلام کرد: ویرایش bridge از ایجاد زخم جلوگیری می‌کند و کنترل دقیقی بر دستکاری ژنوم دارد.

این قابلیت فراتر از جایگزینی ژن است و به‌طور بالقوه می‌تواند ژنوم گیاهان و حیوانات را در مقیاس بزرگ‌تر تغییر شکل دهد.

هسو بیان کرد: کاری که ما می‌خواهیم انجام دهیم این است که از وارد کردن ژن‌های فردی برای انجام مهندسی ژنوم در مقیاس کروموزومی فراتر برویم.

این تحقیق در 27 ژوئن در مجلۀ Nature منتشر شد.