استفاده موفقیت‌آمیز از روش ویرایش ژن کریسپر در ماهی مرکب

روش کریسپر، ویرایش بسیار دقیق، سریع و کم‌هزینه DNA را ممکن می‌سازد. عملکردهای مولکولی این روش به شکل ساده، اغلب به‌عنوان چیزی توصیف می‌شوند که اجازه‌ی «برش» و «چسباندن» ژن‌ها را مهیا می‌کنند. این روش در انسان‌ها وعده‌ی برخورد با بیماری‌ها و کشتن باکتری‌های مقاوم دربرابر آنتی‌بیوتیک‌ها را در سطح ژنتیکی می‌دهد.

در این مورد، روش ویرایش ژنوم CRISPR-Cas9، روی گونه‌ی ماهی مرکب باله‌بلند نزدیکِ‌ساحل (Doryteuthis pealeii) به‌کار گرفته شد تا یک ژن عامل رنگدانه را غیرفعال کند. این رنگدانه‌ معمولا در چشم ماهی مرکب و درون سلول‌های پوستی اختصاصی که کروماتوفور نام دارند، وجود دارد. جوشوا رزنتال از آزمایشگاه زیست‌شناسی دریایی (MBL) دانشگاه شیکاگو می‌گوید: «این قدم اولیه‌ی مهمی به‌سوی توانایی فعال کردن و غیرفعال کردن ژن‌ها در سفالوپودها برای پرداختن به سوالات بیولوژیکی مختلف است.»

بچه‌ماهی‌های ویرایش ژن شده با کریسپر

از دیرباز ماهی مرکب باله‌بلند نزدیکِ‌ساحل مورد توجه دانشمندان قرار داشته است و مطالعات انجام‌شده روی این گونه از ماهی مرکب که به دهه‌ی ۱۹۵۰ باز می‌گردد، نقش قابل‌توجهی در زمینه‌ی علوم اعصاب داشته است. برای مثال، اولین توصیف از تکانه عصبی روی این ماهی انجام شد.

سفالوپودها (ماهی مرکب، هشت پا و سپیداج) نسبت‌به بی‌مهرگان دیگر مغزهای بزرگ‌تری داشته، دارای قابلیت بازنویسی اطلاعات ژنتیکی خود بوده و از ترفندهای جالب و شگفت‌انگیزی (مانند داشتن توانایی تغییر رنگ فوری) نیز برخوردارند.

چیزی که باعث موفقیت دستاورد جدید می‌شود، روش ظریفی است که در آن کریسپر به کار گرفته شده است: عبور از لایه‌ی خارجی سخت جنین تک‌سلولی ماهی مرکب با استفاده از قیچی‌های ریز و سوزن کوارتزی و سپس متولد کردن آن. زمان‌بندی ویرایش‌ها بسیار مهم بود. پژوهشگران پس از چندین شروع ناموفق (و شکستن سوزن‌ها) توانستند جنین‌هایی را با سلول‌های دارای رنگدانه کمتر و چشمان روشن‌تر ایجاد کنند.

ازآن‌جا که این ماهی‌های مرکب استاد ویرایش کد ژنتیکی خود هستند، انتظار می‌رود پژوهش‌های جدید تکنیک‌های موجود را حتی فراتر از چیزی که است، ببرد. مرحله‌ی بعدی کار، آزمایش همین تکنیک در انواع کوچک‌تر ماهی‌ مرکب است که پرورش (و مطالعه‌ی) آن‌ها در آزمایشگاه ساده‌تر است.

ماهی مرکب گونه‌ی Doryteuthis pealeii در آب

در آینده، این روش برای پژوهشگرانی که عملکرد ژن‌های خاصی در ماهی مرکب را آزمایش می‌کنند و برای ردیابی ژن‌هایی که فعالیت عصبی را در این موجودات کنترل می‌کنند، بسیار سودمند خواهند بود. گزینه‌های مذکور قبلا به‌سادگی در دسترس نبودند. کری آلبرتین از MBL گفت: «ما اکنون واقعا توانایی آزمایش این موضوع را داریم که یک ژن‌ انفرادی چه کاری انجام می‌دهند. اگر پنج سال پیش از من می‌پرسیدید که آیا می‌توانیم چنین کاری را انجام دهیم، می‌خندیدم و می‌گفتم من رویای آن را دارم. من فکر نمی‌کردم این ممکن باشد. با‌این‌حال اکنون اینجا هستیم.»

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Current Biology منتشر شده است.