راه جدیدی برای ویرایش ژنوم باکتری ها ابداع شد

دانشمندان راه بالقوه جدیدی را برای ویرایش ژنوم باکتری ها در محیط‌های پیچیده با تجهیز ویروس ها برای شکار آنها و وارد کردن سیستم ویرایش ژن CRISPR یافته اند.

به گزارش تکناک، CRISPR ابزاری است که به دانشمندان اجازه می‌دهد تا ویرایش‌های دقیقی بر روی ژنوم سلول‌های زنده انجام دهند.

این ویرایش توسط آنزیمی امکان پذیر می شود که بخشی از DNA را از هدف جدا می کند و به آن اجازه می دهد تا با چیز مفیدتری جایگزین شود. استفاده از این فناوری قدرتمند نه تنها به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا راه‌های جدیدی برای درمان بیماری‌ها بیابند، بلکه به مهندسی محصولات سالم‌تر، کنترل آفات، حذف آلرژن‌ها از حیوانات خانگی و تبدیل سلول‌ها به رایانه‌های کوچک نیز به کار می رود.

در طبیعت، CRISPR در ابتدا توسط باکتری‌ها به عنوان مکانیزم دفاعی در برابر ویروس‌هایی که آنها را شکار می‌کنند، استفاده می‌شد، اما در مطالعه جدید محققان جدول را تغییر دادند. آنها ویروس هایی که باکتری ها را شکار میکنند به نام باکتریوفاژها (یا فاژها) را مهندسی کردند که می‌توانند سویه‌های خاصی از باکتری‌ها را هدف قرار دهند و DNA CRISPR را به آن‌ها تزریق کنند تا ویرایش‌های خاصی در ژنوم آن‌ها انجام دهند.

در آزمون‌های آزمایشگاهی، فاژهایی که T7 و لامبدا نام‌گذاری شده‌اند، وظیفه داشتند ژن‌هایی را به E. coli برسانند که باکتری‌ها را فلورسنت می‌کرد و مقاومت آنها را به یک آنتی‌بیوتیک تغییر می‌داد. خوشبختانه تغییرات مورد نظر در ویروس ها دیده ‌شد که نشان می‌داد این روش موثر است.

در آزمایش بعدی، تیم از فاژ لامبدا برای انتقال آنچه به عنوان ویرایشگر پایه سیتوزین شناخته می شود استفاده کرد. این ابزار DNA هدف را قطع نمی‌کند، اما یک حرف را در دنباله تغییر میداد و ویرایش ملایم‌تری برای غیرفعال کردن ژن های خاص ایجاد می‌کند.

متیو نتری نویسنده اصلی این مطالعه گفت: ما در اینجا از یک ویرایشگر پایه به عنوان یک نوع کلید روشن و خاموش قابل برنامه ریزی برای ژن های E.coli استفاده کردیم. با استفاده از سیستمی مانند این، می‌توانیم بدون شکستگی DNA دو رشته‌ای که معمولاً با هدف‌گیری CRISPR-Cas مرتبط است، تغییرات تک حرفی بسیار دقیقی در ژنوم ایجاد کنیم.

آزمایش نهایی برای شبیه سازی یک محیط طبیعی تر، با استفاده از یک اکوسیستم ساخته شده (EcoFAB) طراحی شد. این شامل پر کردن یک مخزن با یک خاک مصنوعی ساخته شده از ماسه و کوارتز، مقداری مایع و سه نوع مختلف باکتری از جمله E. coli بود. هدف آزمایش این بود که فاژها چقدر می توانند اهداف خود را در یک محیط واقعی تر شکار کنند و آیا می توانند E. coli را از گونه های دیگر جدا کنند؟

زمانی که لامبدا به EcoFAB معرفی شد، موفقیت قابل توجهی در ویرایش E. coli داشت، و تیم تحقیقاتی کارایی تا 28 درصد را در جمعیت باکتریایی گزارش کرد. با کار بیشتر، محققان می گویند که این تکنیک در نهایت می تواند در ویرایش ژن در مقیاس بزرگ در باکتری های خاک یا شاید حتی میکروبیوم روده استفاده شود.

رودلف بارنگو  نویسنده مسئول این مطالعه، گفت: ما این را مکانیزمی برای کمک به میکروبیوم می بینیم. ما می توانیم تغییری در یک باکتری خاص ایجاد کنیم و بقیه میکروبیوم آسیب نبینند. این اثباتی بر مفهومی است که می تواند در هر جامعه میکروبی پیچیده استفاده شود تا به سلامت بهتر گیاهان و سلامت دستگاه گوارش انسان کمک کند. محیط هایی که برای غذا و سلامت مهم هستند.