اخیرا دانشمندان 188 سیستم جدید CRISPR را در زیستگاه بومی باکتریها کشف کردهاند و متوجه شده اند که برخی از آنها میتوانند سلولهای انسانی را حتی دقیقتر از نمونههای موجود ویرایش کنند.
به گزارش تکناک، سیستم های CRISPR ابزار قدرتمندی برای مهندسی ژنتیک هستند، اما محدودیت های خاص خود را دارند.
ابزار ویرایش ژن CRISPR-Cas9 یکی از مهمترین پیشرفتهای علمی دهه گذشته است. دانشمندان میتوانند از این ابزار برای انجام ویرایشهای کارآمد برش و چسباندن سلولهای انسانی، درمان طیف وسیعی از بیماریها، و همچنین بهبود محصولات کشاورزی، کنترل آفات و دستکاری باکتریها استفاده کنند.
این سیستم حاوی یک RNA راهنما است که بخشی از DNA، مانند بخشی که باعث بیماری می شود را مورد هدف قرار می دهد، سپس از یک آنزیم که معمولاً Cas9 است، برای جدا کردن آن توالی و جایگزینی آن با چیزی مفیدتر استفاده می کند. اخیراً جایگزینهایی برای Cas9 با ویژگیهای دیگر از جمله ویرایشهای با دقت بالاتر یا بزرگتر، توسعه یافتهاند.
محققان موسسه Broad، MIT و موسسه ملی بهداشت (NIH) از الگوریتمی برای جستجوی سیستمهای جدید CRISPR استفاده کردند. در طبیعت، CRISPR یک ابزار دفاع شخصی است که توسط باکتری ها استفاده می شود، بنابراین تیم تحقیقاتی در سه پایگاه داده روی باکتری هایی که در محیط های متنوعی مانند دریاچه های قطب جنوب، آبجوسازی ها و بزاق سگ یافت می شوند، تحقیق خود را آغاز کردند.
این الگوریتم حول تکنیکی به نام هشینگ حساس به محل ساخته شده است که اشیاء مشابه را با هم گروه بندی می کند و در این مورد، تیم آن را برای جستجوی ژن های مرتبط با CRISPR تنظیم می کند.
در عرض چند هفته، این سیستم هزاران سیستم CRISPR را شناسایی کرد، از جمله 188 سیستم که قبلاً ناشناخته بودند. در آزمایش ها، این سیستم های جدید طیف وسیعی از عملکردها را نشان دادند و در دو دسته شناخته شده و کاملاً جدید قرار گرفتند.
تعدادی از آنها متعلق به کلاسی به نام سیستم های CRISPR نوع I بودند که توالی های RNA راهنمای طولانی تری نسبت به Cas9 دارند. این بدان معناست که می توان آنها را با دقت بیشتری به سمت اهداف خود هدایت کرد و خطر ویرایش های خارج از هدف را کاهش داد که یکی از مشکلات اصلی ویرایش ژن است. در آزمایشها مشخص شد که دو مورد از این سیستمهای نوع I قادر به ویرایش سلولهای انسانی هستند و اندازه آنها باید به آنها اجازه دهد در همان بستههایی که در حال حاضر برای CRISPR-Cas9 استفاده میشوند، تحویل داده شوند.
یکی دیگر از سیستم های نوع I فرآیندی را نشان داد که به عنوان فعالیت جانبی شناخته می شود که اسیدهای نوکلئیک را پس از اتصال به هدف تجزیه می کند. این مکانیسم قبلاً در ابزارهای تشخیصی مانند SHERLOCK برای شناسایی بیماری از نمونه هایی به اندازه یک مولکول DNA یا RNA استفاده شده است.
یک سیستم نوع VII برای هدف قرار دادن RNA پیدا شد که میتواند طیف وسیعی از ابزارهای جدید را از طریق ویرایش RNA نشان دهد. برخی دیگر را می توان برای ثبت زمانی که ژن های خاصی فعال می شوند یا به عنوان حسگرهایی برای فعالیت در سلول ها سازگار کرد.
این مطالعه نه تنها زمینه ابزارهای احتمالی ویرایش ژن را به میزان زیادی گسترش میدهد، بلکه نشان میدهد که کاوش در اکوسیستمهای میکروبی در محیطهای مبهم میتواند مزایای انسانی را به همراه داشته باشد.
سومیا کانان، نویسنده اول این مطالعه گفت: برخی از این سیستمهای میکروبی منحصراً در آب معادن زغالسنگ یافت شدند. اگر کسی به آن علاقه مند نبود، شاید هرگز آن سیستم ها را ندیده بودیم. گسترش تنوع نمونهگیری ما برای ادامه گسترش تنوع آنچه میتوانیم کشف کنیم، واقعاً مهم است.
این تحقیق در مجله Science منتشر شده است.
