تکنیک کریسپر اکنون قادر به ویرایش همزمان چند ژن است

ما قبلا کاربردهای مختلفی را برای ویرایش ژن کریسپر (CRISPR) شاهد بوده‌ایم؛ ولی به‌تازگی پژوهشگران به پیشرفتی در این زمینه رسیده‌اند که امکان ویرایش همزمان صدها ژن را فراهم می‌کند. به‌گفته‌ی پژوهشگران، این موفقیت دانشمندان را قادر می‌سازد که در مقیاسی وسیع و به روش‌های پیچیده‌تری سلول‌ها را مجددا برنامه‌ریزی کنند؛ برای مثال در هنگام مطالعه‌ی اختلالات ژنتیکی پیچیده یا در زمان تلاش برای جایگزین کردن سلول‌های آسیب دیده با سلول‌های سالم.

در اکثر موارد، تکنیک‌های کریسپر در یک زمان تنها یک ژن واحد را اصلاح می‌کنند، اگرچه درمواردی تا ۷ ژن هم با هم ویرایش شده‌اند. براساس نتایج تازه‌ترین مطالعه، روش جدید می‌تواند به‌طور همزمان ۲۵ ژن را مورد هدف قرار دهد. راندال پلات، دانشمند موسسه‌ی فناوری فدرال زوریخ می‌گوید:

روش جدید، ما را قادر ساخت که برای نخستین بار در یک مرحله بتوانیم کل شبکه‌ی ژنی را به‌صورت سیستماتیک اصلاح کنیم. به‌خاطر این ابزار جدید اکنون ما و دیگر دانشمندان می‌توانیم آنچه که در گذشته آرزوی آن را داشتیم، انجام دهیم.

کلید سیستم جدید یک ساختار تثبیت‌شده‌ی RAN درون یک پلاسمید یا مولکول DNA حلقوی است. این مولکول‌های RNA همانند برچسب‌های آدرس برای مورد هدف قرار دادن مکان‌های ژنی عمل می‌کنند بنابراین هرچه پلاسمید بتواند تعداد بیشتری آدرس با خود حمل کند، بخش‌های بیشتری از یک سلول را می‌توان مورد هدف قرار داد. پلاسمید علاوه‌بر مولکول‌های RAN، یک آنزیم Cas نیز با خود حمل می‌کند که کار اتصال و برش را انجام می‌دهد. آنزیمی که بیشتر در روش کریسپر مورد استفاده قرار می‌گیرد، Cas9 است اما در اینجا دانشمندان از آنزیم Cas12a استفاده کردند؛ آنزیمی که قبلا نشان داده شده که موجب افزایش دقت ویرایش ژن می‌شود.

دانشمندان در آزمایش‌های خود توانستند به‌طور موفقیت‌آمیزی پلاسمید جدید را در آزمایشگاه وارد سلول‌های انسانی کنند. این تغییر در روند استاندارد کریسپر می‌تواند به این معنا باشد که دانشمندان خواهند توانست تا ویرایش ژن گسترده‌تری انجام دهند. ژن‌ها و پروتئین‌های درون سلول به روش‌های بسیار پیچیده‌ای با هم در تعامل هستند و گاهی فقط ایجاد یک برش یا تغییر در یک زمان محدودکننده است. به‌عنوان مثال، تکنیک جدید می‌تواند این امکان را فراهم کند که با دقت بالایی در یک زمان فعالیت برخی ژن‌ها را افزایش و فعالیت ژن‌های دیگری را کاهش داد. اگرچه در اینجا هم مشکلی وجود دارد. ما دقیقا نمی‌دانیم که چه تغییرات دیگری در ارگانیسمی که ویرایش می‌شود، رخ خواهد داد. همان‌طور که در گذشته دیده‌ایم، ممکن است تغییرات ثانویه‌ی غیرمنتظره‌ای پیش آید و هرچه شمار ژن‌هایی که ویرایش می‌شوند، بیشتر باشد، احتمال خطر بیشتر است. پژوهشگران در مقاله‌ی خود توضیح می‌دهند:

توالی‌های تکراری مستقیم و فضاهای حاوی توالی‌های مکمل می‌توانند ساختارهای ثانویه پیچیده‌ای از RNA ایجاد کنند که روی بلوغ RNAهای کریسپر در سلول تاثیر خواهد گذاشت. بنابراین، مناطق مکمل در RNA پیش‌کریسپر باید درنظر گرفته شود تا بلوغ RNAی کریسپر بهبود یابد. پژوهش‌های آینده با غلبه بر این محدودیت‌ها، کاربردهای مختلفی را برای مهندسی ژنوم گسترده فراهم می‌کند.

ما قبلا دیده‌ایم که کریسپر برای برش ژن‌های مسئول بیماری و برای کشتن پاتوژن‌های ویرانگر مورد استفاده قرار گرفته است. دانشمندان می‌گویند با ابزار همه‌کاره‌ای که در اختیار آن‌ها قرار گرفته است، پیشرفت‌های زیادی اتفاق خواهد افتاد:

روش ما پلتفرم قدرتمندی را برای بررسی و سازماندهی برنامه‌های ژنتیکی پشت‌صحنه‌ی رفتارهای پیچیده‌ی سلولی فراهم می‌کند.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Nature Methods منتشر شده است.