سوییچ خاموش ابزار ویرایش ژن کریسپر

به گزارش کلیک ، دانشمندان قادر هستند که با استفاده از این ابزار به ویرایش بیماری هایی که مرتبط با سلول انسان است مبادرت ورزند و حتی از اختلالات ژنتیکی جلوگیری کنند. در ماه نوامبر کریسپر برای اولین بار در بیماران مبتلا به سرطان ریه انشان به صورت آزمایشی عرضه شد.

با وجود پتانسیل بالقوه این ابزار، مثل هر تکنیک جدید دیگر، این ابزار هنوز خیلی جدید است و این پتانسیل را دارد که عوارض جانبی که قابل پیش بینی نیستند را به همراه داشته باشد که می تواند واقعا بد باشد اگر به صورت منظم در انسان از آن استفاده کنیم. خبر خوب این است که دانشمندان ابزاری دیگر ایجاد کرده اند که می تواند استفاده از کریسپر را متوقف کند.

نگرانی های محققان به دلیل این است که این ابزار می تواند هم قدرتمند و هم خطرناک باشد. یافته جدید دانشمندان می تواند مکانیسمی مهارکننده برای جلوگیری از استفاده بی رویه کریسپر باشد و راهی برای کمک به عموم مردم باشد.

مشکل کریسپر این است که تغییرات بسیار سخت هستند و تغییرات ژنتیکی چیزی نیست که بتوان دوباره تغییرات را برگرداند و به راحتی به عقب برگشت.

این راه حل جدید که با عنوان off-switch ارایه شده است قادر به معکوس کردن هر نوع تغییری نیست، ولی می تواند سیستم را از هر گونه ویرایش دیگری سریعا رها کند.

کریسپر یا سیستم CRISPR/Cas 9 مانند مجموعه ای از قطع کننده ها کار می کند. برای اولین بار در داخل باکتری ها کشف شد که به عنوان سلاح ژنتیکی برای متوقف کردن باکتری هایی که توسط ویروس ها آلوده شده بودند مورد استفاده قرار گرفت.

اساسا کریسپر اینگونه کار می کند که هر گاه یک باکتری توسط یک ویروس آلوده می شود، باکتری مقداری از DNA ویروس را در بایگانی ژنتیکی خود به نام کریسپر نگه می دارد، بنابراین دفعه بعد بدن می تواند آن ویروس را تشخیص دهد.

حتی اگر بار دوم باکتری آلوده شود، DNA ویروسی به یک سلاح مخفی به نام Cas 9 کد می شود که آنزیمی است که هر نوع DNA که منطبق با هر DNA در آرشیو باشد را شکار می کند و سپس ماهرانه آن ها را از باکتری ها خارج می کنند و ویروس را غیر فعال می کنند.

اما در سال ۲۰۱۲، پژوهشگران متوجه شدند که می توان سیستم را به گونه ای برنامه ریزی کرد که هر انچه از آن می خواهیم را به ما بدهد.بنابراین می توان ژنی را به کریسپر اضافه کرد و Cas 9 یم توان آن را قطع کند.

مساله این است که هنوز روزهای اولیه این ابزار است و اگرچه این ابزار بسیار دقیقتر و سریعتر از هر تکنیکی ویرایش ژن است که دانشمندان قبلا با ان ها سر کار داشته اند، ما هنوز به یادگیری این ابزار مشغول هستیم. دانشمندان چینی که برای اولین بار از کریسپر بر روی جنین غیر قابل زیست انسان در سال ۲۰۱۵ استفاده کردند، اقرار کردند که این ابزار هنوز راه درازی برای تبدیل شدن به واقعیت و استفاده عملی در کلینیک ها دارد.

نگرانی های موجود در مورد این است که Cas 9 می تواند به صورت تصادفی ژن دیگری را ویرایش کند یا اینکه ویرایش ها می تواند عواقب غیر قابل پیش بینی به همراه داشته باشد. حتی بدتر، این ابزار می تواند برای مقاصد بحث برانگیز و غیر اخلاقی نیز مورد استفاده قرار بگیرد، برای مثال، می توان به ویرایش غیر قابل تنظیم سلول جنینی انسان پرداخت.

اما ابزار جدید یا OFF-SWITCH می تواند یک راه حل ارایه دهد تا تغییراتی که توسط کریسپر رخ می دهد را متوقف سازد. نه تنها می تواند این تغییرات را متوقف ساز، بلکه سوئیچ می تواند این روش را خیلی دقیقتر کند.

سوئیچ یک سری از پروتئین های آنتی کریسپر است که داخل ویروس هایی که باکتری ها را مورد حمله قرار داده است کشف شده است، جایی که استفاده می شود تا ابزار ویرایش ژن را غیر فعال کند و دزدکی به سمت DNA باکتریایی حرکت کند.

فقط به خاطر اینکه فناوری کریسپر از سیستم های دفاع ضد ویروسی طبیعی در باکتری توسعه داده شده است، تیم off-switch نیز می توانند از پروتئین های ضد کریسپر بهره ببرند که ویروس ها اطراف دفاع باکتری ها را احاطه کنند.

تیم پروتئین های آنتی کریسپر را از باکتری ها لیستریا که توسط ویروس ها آلوده شده بودند جدا کردند. پژوهشگران متوجه شدند که اگر باکتری های Cas 9 به درستی کار کنند، اگر یک ویروس شناخته شده ببینند، آن ها می توانند DNA خود را مورد حمله قرار دهند. برای این که این اتفاق نیفتد، چیزی باید در Cas 9 تغییر دهند.

تیم پروتئین هایی که به نظر می رسد درگیر شده اند را جدا می کند و آزمایش می کند که آیا هیچ یک از آن ها می تواند ویرایش کریسپر را در سلول های انسانی متوقف کند. ان ها دریافتند که دو تا از پروتئین ها، برای مهار سیستم کریسپر که معمولا توسط دانشمندان استفاده می شود، AcrllA2 و ACRLLA4 با هم کار می کنند.

آن ها می توانند تغییرات ژنتیکی را که قبلا رخ داده است را معکوس کنند ولی می توانند هر ویرایشی در مسیر خود را با خاموش کردن Cas 9 و از برش ژنوم جلوگیری می کند.

این نشان می دهد که حتی در خارج از آزمایشگاه پروتئین ها می توانند به نوبه خود ویرایش ژن را خاموش کنند و هر گونه فعالیت غیر قابل تنظیم را متوقف سازند.

این تیم در حال حاضر نه تنها در حال توسعه off-switch است، بلکه به دنبال این است که ببینند چگونه می توانند از این پروتئین ها برای ویرایش کریسپر دقیق تر و پیچیده تر استفاده کنند.