تکنیک جدید برای ویرایش ژن ایمن تر

به گزارش واحد ژنتیک پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، CRISPR-Cas9 به طور گسترده ای برای ویرایش ژنوم با مطالعه ژن ها و اصلاح ژن های مرتبط با بیماری استفاده می شود. با این حال، این فرآیند با عوارض جانبی از جمله جهش های ناخواسته و سمیت همراه است. بنابراین، فناوری جدیدی که این عوارض جانبی را کاهش دهد، برای بهبود سودمندی آن در صنعت و پزشکی مورد نیاز است. اکنون، محققان دانشگاه کیوشو در جنوب ژاپن و دانشکده پزشکی دانشگاه ناگویا در مرکز ژاپن یک روش بهینه ویرایش ژنوم را توسعه داده اند که جهش ها را تا حد زیادی کاهش می دهد و راه را برای درمان های موثرتر بیماری های ژنتیکی باز می کند.

فناوری ویرایش ژنوم با محوریت CRISPR-Cas9 صنعت غذا و پزشکی را متحول کرده است. در این فناوری، نوکلئاز Cas9، آنزیمی که DNA را برش می دهد، با یک RNA راهنمای مصنوعی (gRNA) به سلول وارد می شود که آنزیم را به محل مورد نیاز هدایت می کند. با برش ژنوم می توان ژن های ناخواسته را حذف کرد و ژن های جدید (عملکردی) را به راحتی و به سرعت به آن اضافه کرد.

یکی از اشکالات ویرایش ژنوم این است که نگرانی های فزاینده ای در مورد جهش ها و اثرات خارج از هدف وجود دارد. این اغلب توسط آنزیم هایی ایجاد می شود که مکان های ژنومی را هدف قرار می دهد که توالی مشابهی با محل هدف دارند. این گروه فرض کردند که پروتکل های ویرایش کنونی که از Cas9 استفاده می کنند باعث برش بیش از حد DNA و در نتیجه برخی از جهش ها می شوند. برای آزمایش این فرضیه، سیستمی به نام "AIMS" در سلول های موش ساختند که فعالیت Cas9 را به طور جداگانه برای هر کروموزوم ارزیابی می کرد. نتایج آنها نشان داد که روش رایج مورد استفاده با فعالیت ویرایش بسیار بالایی همراه بود. آنها متوجه شدند که این فعالیت زیاد باعث برخی از عوارض جانبی ناخواسته می شود، بنابراین به دنبال روش های اصلاح gRNA بودند که می تواند آن را سرکوب کند. با استفاده از روش جدید آنها، اثرات خارج از هدف و سمیت سلولی کاهش یافت، کارایی ویرایش انتخابی تک آللی افزایش یافت و کارایی ترمیم مبتنی بر همسانی، رایج ترین مکانیسم مورد استفاده برای ترمیم شکستگی دو رشته ای DNA، افزایش یافت. این تیم همچنین اولین مدل ریاضی همبستگی بین الگوهای مختلف ویرایش ژنوم و فعالیت Cas9 را ساختند که کاربر را قادر می سازد تا نتایج ویرایش ژنوم را در کل جمعیت سلولی شبیه سازی کند. این پیشرفت به محققان اجازه می دهد تا فعالیت Cas9 را تعیین کنند که کارایی را به حداکثر می رساند و هزینه های هنگفت و نیروی کار مورد نیاز را کاهش می دهد.