چینی‌ها ابزار ویرایش ژن بهتر از «کریسپر» ساختند

دانشمندان چینی یک ابزار ویرایش ژن ابداع کرده‌اند که به ادعای آنها بهتر از روش کریسپر(CRISPR) عمل می‌کند و این ظرفیت را دارد که بدون هیچ‌گونه برشی، ویرایش ژن یک رشته خاص دی‌ان‌ای را انجام دهد.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، پژوهشگران چینی ادعا می‌کنند که یک تکنیک جدید ویرایش ژن به نام سای‌دنت(CyDENT) ایجاد کرده‌اند که از فناوری تناوب‌های کوتاه پالیندروم فاصله‌دار منظم خوشه‌ای(CRISPR) موثرتر است.

تناوب‌های کوتاه پالیندروم فاصله‌دار منظم خوشه‌ای(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) به اختصار کریسپر (CRISPR) بخشی از دی‌ان‌ایِ پروکاریوت هستند که حاوی توالی‌های خوشه‌ای منظم تکراری کوتاه پالیندرومی هستند. این توالی‌ها اگرچه بخشی از ژنوم باکتری هستند ولی در واقع قسمتی از ژنوم ویروس‌های باکتری‌خوار(باکتریوفاژها) بوده‌اند که باکتری آنها را در ژنوم خود ذخیره کرده است و در صورت مواجهه مجدد با همان باکتریوفاژ، از آن به عنوان ابزاری برای شناسایی مجدد آن باکتریوفاژ استفاده می‌کند.

در عمل، آن باکتری با رونویسی از این قطعه‌ی دی‌ان‌ای خاص، یک توالی پالیندرومی از جنس آران‌ای ایجاد می‌کند که می‌تواند توالی مکمل خود را در ژنوم ویروس باکتریوفاژ که وارد باکتری شده است، شناسایی کند و به آن متصل شود. اما این پایان کار نیست. بخش دیگری از این سیستم دفاع باکتریایی، یک پروتئین متصل به کریسپر یا به اختصار «کَس»(Cas) است. این پروتئین، نوعی آنزیم برش‌دهنده‌ی دی‌ان‌ای است که به آران‌ایِ راهنمای کریسپر متصل است و پس از اتصال آن آران‌ای به دی‌ان‌ای ویروسی، آن دی‌ان‌ای ویروسی را برش زده و در نتیجه ویروس باکتری‌خوار را غیرفعال می‌کند.

فناوری کریسپر به دانشمندان اجازه می‌دهد تا با روشی مشابه و با تغییر  آران‌ای الگو(مثلاً یک ژن مورد نظر برای تغییریافتن، مثل ژن بیماری‌های ژنتیکی) و استفاده از یک پروتئین متصل به کریسپر کامل‌تر موسوم به کس۹(Cas۹) بتوانند تغییراتی در دی‌ان‌ای سلول‌های مورد نظر اعمال کنند.

تکنیک ویرایش ژن کریسپر تغییرات دقیق دی‌ان‌ای را در ژنوم یک موجود زنده امکان‌پذیر می‌کند. توسعه آن در چند سال گذشته به طور قابل توجهی مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی را پیشرفته کرده است. با این حال، خطرات و مسائل خاص خود را به همراه دارد.

اثرات خارج از هدف در این روش که در آن پروتئین کَس۹ ممکن است ناخواسته دی‌ان‌ای را در مکان‌های مشابه اما غیر یکسان با توالی هدف قطع کند، یکی از نگرانی‌های اصلی در مورد روش کریسپر است. این می‌تواند منجر به جهش‌های ناخواسته در ژنوم شود که می‌تواند عواقب مضری از جمله ظهور بیماری‌های جدید داشته باشد.

در برخی موارد، ممکن است همه سلول‌های موجود در یک ارگانیسم یا بافت تحت درمان تحت ویرایش ژن مورد نظر قرار نگیرند که اصطلاحا منجر به موزاییکی شدن می‌شود. موزاییکی شدن وضعیتی است که در آن فرد دارای دو یا چند مجموعه از سلول‌های ژنتیکی متفاوت در بدن خود است. این شرایط از آنجایی که برخی از سلول‌ها دارای تغییرات ژنتیکی مورد نظر هستند، در حالی که برخی دیگر اینگونه نیستند، می‌تواند استفاده از برخی روش‌های درمانی را دشوارتر کند.

همچنین انتقال موثر اجزای کریسپر(کَس۹) و هدایت آران‌ای به سلول‌ها یا بافت‌های هدف می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. همچنین برای بسیاری از اهداف، تکنیک‌های تحویل چندگانه ممکن است لازم باشد.

در نهایت، این احتمال وجود دارد که وقتی از کریسپر برای ژن‌درمانی در افراد استفاده می‌شود، سیستم ایمنی بدن، پروتئین کَس۹ را با عامل خارجی اشتباه بگیرد و یک واکنش ایمنی‌شناختی ایجاد کند که می‌تواند میزان مؤثر بودن درمان را محدود کند.

اکنون دانشمندان مؤسسه ژنتیک و زیست‌شناسی تکوینی آکادمی علوم چین ادعا می‌کنند که برخی از این مشکلات را می‌توان با روش CyDENT حل کرد. این به این دلیل است که این ابزار جدید این ظرفیت را دارد که بدون هیچ گونه برشی، ویرایش ژن خاص یک رشته را انجام دهد.

کوین ژائو، یکی از نویسندگان این مطالعه و یکی از بنیان‌گذاران شرکت شی بیودیزاین(Qi Biodesign) در چین می‌گوید: تکنیک CyDENT برای دسترسی بهتر به ژنوم‌های سلولی سخت‌دردسترس، با استفاده از یک «رویکرد مبتنی بر پروتئین» ایجاد شده که بر اساس آن یک سیگنال پروتئینی برای حمل ویرایشگر در داخل، بدون نیاز به یک آران‌ایِ راهنما عمل می‌کند.

ژائو همچنین توضیح داد که سیستم‌های مبتنی بر کریسپر برای عملکرد به یک آران‌ایِ راهنما وابسته هستند که ممکن است هنگام ویرایش دی‌ان‌ای در هسته سلول مشکلی ایجاد نکند، اما زمانی که دی‌ان‌ای را در کلروپلاست گیاه یا میتوکندری انسان تغییر می‌دهد، تبدیل به یکی می‌شود. آران‌ای راهنما قطعه‌ای از آران‌ای است که توسط پژوهشگران برای استفاده از کَس۹ برای ویرایش ژن طراحی شده است.

ژائو می‌گوید، اگرچه تحقیقات بیشتری برای اطمینان از ایمنی و اثربخشی این رویکرد جدید در درمان‌های انسانی باید انجام شود، اما این ابزار قبلاً نوید بزرگی را برای مطالعه دی‌ان‌ای غیرقابل ویرایش نشان داده است.

این گروه پژوهشی اکنون برنامه‌های بلندپروازانه‌ای برای شروع کاوش در مورد آنچه می‌توانند در کلروپلاست‌های گیاهی انجام دهند، دارند.

اگر این پژوهشگران واقعاً شکل برتری از ویرایش ژن را مهندسی کرده باشند، پس این رویکرد پتانسیل ایجاد انقلاب در پزشکی، کشاورزی و بیوتکنولوژی را دارد.

با این حال، در همه چیزهایی که موجب تغییر ژن‌ها می‌شوند، احتیاط و نظارت زیادی لازم است و چالش‌ها و نگرانی‌های مربوط به این تکنیک جدید ابتدا باید از طریق تحقیقات دقیق، دستورالعمل‌های اخلاقی و مقررات مسئولانه بررسی شوند.