دانشمندان اکنون می‌توانند ژن‌ها را خاموش و روشن کنند

به لطف دستیابی به یک موفقیت بزرگ در فناوری ویرایش ژن موسوم به «کریسپر» (CRISPR) اکنون تغییراتی که به وسیله این روش ایجاد می‌شود، کاملاً برگشت‌پذیر هستند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، فناوری ویرایش ژن موسوم به «کریسپر-کَس۹» (CRISPR-Cas ۹) که در دهه گذشته انقلابی در مهندسی ژنتیک ایجاد کرده است، شامل برش رشته‌های دی‌ان‌ای است که این فرآیندی است که کنترل آن بسیار دشوار است و می‌تواند منجر به تغییرات ژنتیکی ناخواسته شود.

اکنون به لطف محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) و دانشگاه «کالیفرنیا سانفرانسیسکو» (UCSF)، یک فناوری ویرایش ژن جدید به نام «کریسپر آف» (CRISPRoff) می‌تواند این رویه را تغییر دهد.

این روش که در مقاله‌ای در مجله Cell توضیح داده شده است، برخلاف روش سنتی، قابل برگشت است و تغییرات ایجاد شده حتی می‌تواند به سلول‌های بعدی منتقل شود. این پروتئین ویرایشگر ژن غیر مخرب به عنوان یک سوئیچ خاموش و روشن ساده برای ژن‌ها عمل می‌کند و بدون آسیب رساندن به ماده ژنتیکی سلول‌ها، مزایای روش «کریسپر-کس۹» را به طور گسترده فراهم می‌کند.

«لوک گیلبرت» نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: چهار سال از اعطای کمک مالی اولیه گذشته است و «کریسپر آف» سرانجام همانطور که در داستان‌های علمی-تخیلی پیش‌بینی شده است، عمل می‌کند. دیدن اینکه این روش در عمل به خوبی کار می‌کند، هیجان‌انگیز است.

«جاناتان ویسمن» از محققان این مطالعه و استاد زیست‌شناسی در MIT می‌گوید: داستان بزرگ اینجاست که ما اکنون یک ابزار ساده داریم که می‌تواند اکثریت ژن‌ها را ساکت کند. ما می‌توانیم این کار را برای چندین ژن به طور همزمان و بدون آسیب به دی‌ان‌ای، با همگنی زیاد و به نوعی قابل برگشت انجام دهیم. این یک ابزار عالی برای کنترل بیان ژن است.

در سیستم کلاسیک «کریسپر-کس۹»، محدود کردن نتیجه دشوار است و این همان جایی است که محققان فرصتی برای توسعه نوع دیگری از ویرایشگر ژن دیدند.

محققان یک ماشین پروتئینی کوچک برای ساخت ویرایشگر اپی‌ژنتیک ایجاد کردند که می‌تواند متیلاسیون دی‌ان‌ای طبیعی را تقلید کند؛ مکانیسمی اپی‌ژنتیکی که با افزودن گروه متیل (CH ۳) به دی‌ان‌ای ایجاد می‌شود. این ماشین تحت هدایت RNA‌های کوچک می‌تواند گروه‌های متیل را به نقاط خاص هدایت کند. ژن‌های متیله شده سپس ساکت یا خاموش می‌شوند.

این کار توالی رشته دی‌ان‌ای را تغییر نمی‌دهد و محققان را قادر می‌سازد با استفاده از آنزیم‌هایی که گروه‌های متیل را از بین می‌برند، اثر خاموش کردن را معکوس کنند و به اصطلاح ژن‌ها را دوباره روشن کنند. محققان این روش را «کریسپر آن» (CRISPRon) نامیده‌اند.

محققان کشف کردند که می‌توانند از این کلید خاموش و روشن برای هدف قرار دادن اکثر ژن‌های ژنوم انسانی استفاده کنند.

علاوه بر این، مناطق بزرگ متیله شده به نام جزایر «CpG»، چیزی که تصور می‌شد برای مکانیسم متیلاسیون دی‌ان‌ای ضروری است نیز توسط «کریسپر آف» ساکت شد.

این روش روی سلول‌های بنیادی پرتوان القایی که سلول‌هایی هستند که می‌توانند به سلول‌های دیگر در بدن تبدیل شوند، آزمایش شد. هنگامی که محققان ژنی را در سلول‌های بنیادی خاموش کردند و باعث شدند آن‌ها به سلول‌های عصبی تبدیل شوند، مشاهده شد که ژن در ۹۰ درصد سلول‌ها ساکت مانده است. این نشان می‌دهد که سلول‌ها حافظه‌ای از تغییرات اپی‌ژنتیکی ساخته شده توسط سیستم «کریسپر آف» را حفظ می‌کنند.

محققان در مطالعه دیگری از این فناوری برای ساکت نگه داشتن پروتئین «تائو» (Tau) که می‌تواند توده‌هایی در مغز ایجاد کند و باعث از دست دادن حافظه شود و در بیماری آلزایمر نقش دارد، در سلول‌های عصبی استفاده کردند. مشاهده شد که اگرچه «کریسپر آف» نتوانست آن را کاملاً خاموش کند، اما می‌توان از آن برای کاهش بیان «تائو» استفاده کرد.

«ویسمن» می‌گوید: آنچه ما نشان دادیم این است که این روش یک استراتژی مناسب برای خاموش کردن «تائو» و جلوگیری از بیان پروتئین است. سوال این است که چگونه این را به افراد بزرگسال تحویل دهیم؟ و آیا واقعاً این کار برای تأثیر بر آلزایمر کافی است؟ این‌ها به خصوص سوال دوم، سوالات بزرگی هستند.

محققان اکنون به دنبال روش‌های جدید استفاده از فناوری ویرایش ژن هستند. «گیلبرت» می‌گوید: با استفاده از این فناوری جدید «کریسپر آف»، می‌توان یک پروتئین را به طور خلاصه بیان کرد و برنامه‌ای نوشت که توسط سلول به مدت نامحدود به خاطر سپرده و انجام شود. این فناوری بازی را تغییر می‌دهد. ما اکنون می‌توانیم نسخه دوم از روش «کریسپر-کس۹» را ایجاد کنیم که ایمن‌تر از روش قبلی و به همان اندازه کارآمد است.