پادکست CRISPR (قسمت دوم)

🧬مبحث: بیوتکنولوژی

📝مقاله قبلی: پادکست کریسپر قسمت اول

📝مقاله بعدی:پادکست کریسپر قسمت سوم

💻مدرسه تکمیلی: مدرسه مقدماتی و پیشرفته بیوتکنولوژی 

🖊شماره مقاله:22

Robert Krulwich: If nature at this level, preserve something intact, here, and here, and here, and here, and here, and here. And some of these heres are creatures that have been around for hundreds of millions of years, you figure, well, whatever this is-

رابرت کرولویچ: اگر طبیعت پدیده‌ای رو تا این حد دست‌نخورده حفظ کنه؛ و شما این پدیده رو هرجا که چشم می‌اندازید ببینید، حتی در موجودات زنده‌ای که قدمتی میلیون‌ ساله دارن؛ اون موقع است که به این فکر می‌افتید که ممکن است معما و حکمتی پشت این پدیده باشه..

Jad Abumrad: It's doing something.

جاد ابومراد: حکمتی پشت اونه

Robert Krulwich: ... it's doing something.

رابرت کرولویچ: حکمتی پشت اونه

Jad Abumrad: But what?

جاد ابومراد: اما چه حکمتی؟!

Carl Zimmer: It doesn't take very long before the first big clue comes up.

کارل زیمر: طولی نکشید تا سروکله‌ی اولین سرنخ‌ها پیدا شد

Jad Abumrad: All right, fast forward. 2005. Now scientists have these big searchable databases of DNA sequences systems. Scientists think well, let's do a search. Let's see if these repeating patterns we keep finding match anything else that's out there in the world.

جاد ابومراد: خیلی خوب، برگردیم به سال 2005، دانشمندان به یک دیتابیس بزرگ از سکانس‌های DNA دسترسی دارند و می‌توانند از طریق ان به پژوهش بپردازند. پس به این فکر افتادند که آیا این پترن‌های تکرارشونده که در گوشه‌وکنار دنیا مشاهده شده‌اند با هیچ DNA دیگری تشابه دارد یا نه

Carl Zimmer: And the scientists are using computers to just line up these stretches of DNA with thousands and thousands of different species and then click, all of a sudden, they discover-

کارل زیمر: در این دوران، دانشمندان با استفاده از کامپیوتر این قطعه‌های DNA را با DNA هزاران گونه متفاوت مقایسه کردند و کلیک! اون‌ها کشف کردند!

Jad Abumrad: That those bits of DNA between the repeats

جاد ابومراد: که اون قطعات کوچک DNA بین سکانس‌های تکرارشونده

Carl Zimmer: These are matching virus DNA. Like you can find viruses with genes where these little-

کارل زیمر: مشابه DNA ویروس‌ها هستند. انگار شما دقیقا یک ویروس را در بین این سکانس‌های تکرارشونده پیدا کرده باشید.

Jad Abumrad: So these bacteria had virus inside of them?

جاد ابومراد: یعنی این باکتری‌ها درون خودشون ویروس داشتن؟   

Carl Zimmer: Yep.

کارل زیمر: آره

Robert Krulwich: Does that mean that a virus brought it into this cells? Did they tell you anything about the origin of it?

رابرت کرولویچ: خب این یعنی این قطعه‌های DNA رو ویروس‌ها به داخل باکتری‌ها اوردن؟ آیا درمورد منشا این قطعات به تو چیزی گفتند؟

Carl Zimmer: The first recognition was, this is virus DNA. Somehow, all these bacteria have little snippets of virus DNA wedged in these particular places in their genome.

کارل زیمر: اولین اکتشاف این بود که این DNA یک ویروس است و به یک دلیلی همه‌ی باکتری‌ها این DNA‌های ویروسی را در بخش‌های خاصی از ژنوم خود دارند

Jad Abumrad: Which is a little weird, if you think about it. I mean, these are totally different creatures. They would be inside a human finding a little bit of mosquito DNA.

جاد ابومراد: البته که اگر که بهش فکر کنی این مسئله خیلی عجیب و غریبه. منظورم اینه که باکتری‌ها و ویروس‌ها دو موجود کاملا متفاوتند. این مثل اینه که در ژنوم اسنان قطعه‌ای DNA یک پشه را ببینید!

Robert Krulwich: How do we interpret this?

رابرت کرولویچ: تفسیرمون از این مشاهده چیه؟

Carl Zimmer: Well, actually, there was one scientist named Eugene Koonin, who looked at these results and just said, "Okay, I get it. It's a defensive system."

کارل زیمر: خب، یه دانشمندی به اسم یوجین کونین، یه نگاهی به این نتایج کرده و گفته: "اوکی، گرفتم. این یک مکانیسم دفاعیه."

Jad Abumrad: Why would you think that?

جاد ابومراد: چرا فکر میکنی اینجوری بوده؟

Carl Zimmer: Because he's a brilliant man.

کارل زیمر: چون اون یه نابغه بوده

Robert Krulwich: What do you mean? If I went to a large sanitation dump, and I found a teeny bit of human hair. Why would I think, Oh, I get it, it's a defense mechanism. I wouldn't know. It's like a

رابرت کرولویچ: یعنی چی؟ فکر کن من برم به یه محل جمع‌اوری زیاله و اونجا یه قطعه از موی انسان ببینم. چیزی که به ذهنم میرسه اینه  که این یه مکانیسم دفاعیه؟ نه مسلما!

Carl Zimmer: Well, you see, that metaphor might sort of betray your lack of skill in microbiology. I'm just saying, this is not a dump. All right, this is ... bacteria are not going to just let virus DNA get into their genes willy nilly. Okay. Remember, viruses are the big enemy.

کارل زیمر: خب میدونی؛ این مثالی که زدی درواقع کم بودن دانش تو تو حوزه‌ی میکروبیولوژی رو لاپوشونی میکنه. من فقط میگم این پدیده، زباله نیست! باکتری‌ها به راحتی اجازه‌ی  ورود ویروس‌ها رو به درون خودشون نمیدن. همیشه یادت باشه، ویروس‌ها بزرگترین دشمنان موجودات زنده هستند.

Robert Krulwich: Right?

رابرت کرولویچ: درسته

Carl Zimmer: If your bacteria viruses make your life a nightmare. Think about in the ocean, okay? The ocean is full of viruses and viruses kill up to 40% of all of those bacteria every day.

کارل زیمر: اگر که باکتری‌ها به ویروس‌ها اجازه‌ی ورود بدهند زندگی تو به یه کابوس تبدیل میشه. یه اقیانوسو در نظر بگیر. اقیانوس پر از ویروس‌هایه که اگه اجازه ورود به باکتر‌ها رو داشته باشن،  هرروز 40 درصد باکتری‌های اونجا رو از بین می‌برن

Jad Abumrad: Really?

جاد ابومراد: واقعا؟

Carl Zimmer: Every day.

کارل زیمر: هرروزه

Robert Krulwich: Wow.

رابرت کرولویچ: وای!

Carl Zimmer: Yeah. And we know that they have defenses. What Eugene Koonin said was, "Okay. I'm going to bet that these bacteria are somehow grabbing pieces of DNA from viruses. And then they're storing it. And now they have a way of recognizing those viruses if they come in later."

کارل زیمر: آره و ما می‌دونیم که باکتری‌ها سیستم دفاعی دارن. چیزی که یوجین کونین گفته اینه: "من شرط می‌بندم که این باکتری‌ها به یه طریقی، بخشی از DNA ویروس‌ها رو میگیرن. بعد اون‌ها رو انبار می‌کنن. حالا یه راهی برای شناسایی ویروس‌هایی که ممکنه بعدا بهشون حمله کنن خواهند داشت.

Robert Krulwich: Like little Polaroid shots of the enemy.

رابرت کرولویچ: مثل عکس‌های پولاروییدی کوچولو از دشمنانشون

Carl Zimmer: Right.

کارل زیمر: دقیقا

Robert Krulwich: Know the enemy?

رابرت کرولویچ: اون‌ها دشمنانشون رو میشناسن؟

Carl Zimmer: Yeah, like a most wanted poster.

کارل زیمر: آره مثل کف دست

Eugene Koonin: What we called the mug shot.

یوجین کونین: ما آدم‌ها به این عکس‌ها میگیم ماگ شات

Jad Abumrad: This is Eugene Koonin.

جاد ابومراد: خب این شما و این یوجین کونین!

Eugene Koonin: Leader of the evolutionary genomics group at the National Center for Biotechnology Information.

یوجین کونین: سرپرست گروه ژنتیک تکوینی مرکز ملی اطلاعات بیوتک

Jad Abumrad: He's the guy that Carl referenced to [inaudible 00:09:34] up the whole idea that maybe these bits of virus DNA inside the bacteria is the bacteria trying to defend itself.

جاد ابومراد: ایشون همون کسی هستند که کارل بهشون اشاره کرد. همون کسی که گفت این تکه‌های DNA ویروسی درون باکتری‌ها درواقع مکانیسم دفاعی باکتری‌ها هستند.

Eugene Koonin: What really, if I would credit myself with anything here, it was not so much guessing this because ... then you see the identical sequence, that gets pretty obvious. It is figuring out how the mechanism are likely to work.

یوجین کونین: اگر بخوام که کار اصلی خودمو اینجا بگم که اعتبار من به اونه،  به این که این پدیده رو فقط حدس زدم اشاره نمی‌کنم. درواقع کار اصلی من کشف دقیق نحوه عملکرد این مکانیسم بوده.

Jad Abumrad: So can you walk us through how the mechanism is likely to work?

جاد ابومراد: خب پس تو میتونی ما رو با خودت همراه کنی تا بفهمیم این مکانیسم دقیقا چجوری کار می‌کنه؟

Eugene Koonin: All right? What happens if-

یوجین کونین: آره. به نظر شما چه اتفاقی می‌افته اگر..

Carl Zimmer: When a virus comes in to a cell, they just kind of explodes and kind of releases naked genes, basically.

کارل زیمر: اگر یه ویروس وارد یه سلول بشه و باعث ترکیدن اون سلول و آزاد شدن ژن‌های اون بشه.

Jad Abumrad: If you're this bacteria, these things might take over your cells, you've got to respond.

جاد ابومراد: اگر که شما یه باکتری باشید؛ اگر چیزی وارد سلولتون باشه باید یه واکنشی از خودتون نشون بدید.

Eugene Koonin: Most of the time, you have multiple weapons of defense.

یوجین کونین: اکثر مواقع شما چندین سلاح با خودتون دارید. 

Jad Abumrad: If you've never seen this virus before, usually, the first thing you do says Eugene, is you send out these enzymes to attack the viruses, they're sort of like the ground troops. And they fight really hard.

جاد ابومراد: اگر تا به حال این ویروس رو ندیده باشید، طبق گفته یوجین، اولین کاری که می‌کنید اینه که آنزیم‌هایی رو آزاد می‌کنید تا به ویروس حمله کنن. این آنزیم‌ها  مثل سربازهای پیاده‌نظام هستند که به سختی می‌جنگن.

Eugene Koonin: But much of the time they fail and then no one will hear about you again.

یوجین کونین: اما بیشتر مواقع اون‌ها نبرد رو می‌بازن و دیگه هیچکس از اون‌ها خبری نخواهد داشت.

Jad Abumrad: They're not terribly sophisticated fighters. So very often, virus takes over, the bacteria dies.

جاد ابومراد: خب اون‌ها مبارزای خیلی خوبی نیستن برای همین در بیشتر مواقع ویروس‌ها وارد میشن و باکتری می‌میره.

Eugene Koonin: But there is some non-zero probability that you actually survived the attack.

یوجین کونین: اما یه احتمال خیلی کمی هم وجود داره که باکتری از بین نره و نجات پیدا کنه.

Jad Abumrad: If you do, then what the bacteria will do is send in some new enzymes to basically clean up. To go out find any stray viruses.

جاد ابومراد: اگر که قسر در برن، آنزیم‌های جدید رو برای پاک‌سازی آزاد می‌کنند. تا هرگونه ویروسی که باقی مونه رو پیدا کنن.

Eugene Koonin: And then cut the enemy DNA into [futable 00:11:16] small pieces.

یوجین کونین: بعد فطعاتی از DNA ویروس‌ها رو جدا می‌کنن. قطعات بسیار کوچولو.

Jad Abumrad: And here, he says is where you get to the storage part. Those enzymes will then take those little bits of virus and shove them into the bacteria's own DNA. Right in those little spaces between the repeats.

جاد ابومراد: و حالا به بخش انبار کردن این DNAها می‌رسیم. آنزیم‌ها اون قسمت‌های کوچولو از DNA ویروس رو جدا می‌کنن و در بین DNA خود باکتری می‌چپونن! دقیقا ما بین اون قطعات تکراری.

Eugene Koonin: Right there and nowhere else.

یوجین کونین: دقیقا همونجا و نه دیگه هیچ‌ جای دیگه

Robert Krulwich: So I use those spaces in my own DNA as a storage facility?

رابرت کرولویچ: پس من به عنوان یه باکتری از این فاصله‌ها به عنوان یه انبار استفاده می‌کنم؟

Eugene Koonin: Yes, if you will, you use it as a memory device.

یوجین کونین: آره و اگه انبارشون کنی در واقع ازشون به عنوان یه حافظه هم استفاده می‌کنی.

Jad Abumrad: Because here's what happens. Next time, that virus shows up, it sprays it's genes everywhere, and now you are prepared. And this is where the CRISPR story really gets going. Because instead of sending out the ground troops, who are probably going to get their asses beat. Now you can actually send out the big guns. And in fact, what the cell does is it will manufacture the special molecular assassins. And will give those assassins a copy of that little bit of virus DNA has in stores basically saying, "Here, take this mug shot. If you see anything that matches this pattern, kill it."

جاد ابومراد: در واقع این اتفاقیه که می‌افته. دفعه بعدی که ویروس سروکله‌اش پیدا میشه، ژن خودشو همه‌جا پخش می‌کنه. اما این دفعه شما آمادگی لازم رو دارید. اینجاست که CRISPR ظهور پیدا میکنه. این دفعه شما نیروی زمینی‌ای که به احتمال خیلی زیاد به سختی شکست میخورن رو برای مبارزه نمی‌فرستید. به جاش می‌تونین از سلاح‌های خفن و بزرگتون برای مبارزه استفاده کنید. در واقع کاری که سلول‌ها انجام می‌دهند این است که آن‌ها مولوکول‌هایی کشنده تولید می‌کنند و به این مولکول‌ها یک کپی از DNA ویروی که در انبار خود ذخیر کرده‌اند می‌دهند و می‌گویند: "این عکس اونیه که باید بکشی! هرجیزی که شبیه این الگو دیدی رو از بین ببر!"

Robert Krulwich: Kill. And these attackers, do we know what they look like ... one of them looks like?

رابرت کرولویچ: بکش. آیا ما می‌دونیم این مهاجمان دقیقا چه شکلی هستند؟ یا حداقل یکی از اون‌ها چه شکلی است؟

Jennifer Doudna: Yep. So we know what the protein looks like. It actually looks, I would describe it a little bit like a clamshell.

جنیفر دودنا: بله. ما می‌دونیم پروتئین‌ها چه شکلی هستند. من می‌تونم اون‌ها رو به یک صدف تشبیه کنم.

Jad Abumrad: Sort of, imagine Pac Man but kind of misshapen and rough. And each one of these guys-

جاد ابومراد: خب می‌تونیم اون رو به یک پک‌من که کمی کج و معوج شده باشه تشبیه کنیم. و هرکدوم از این قاتل‌ها..

Carl Zimmer: What it has is a copy of that virus DNA.

کارل زیمر: یه کپی از DNA ویروس دارن

Jad Abumrad: It's got the mug shot.

جاد ابومراد: یه ماگ شات از ویروس دارن

Carl Zimmer: That it's kind of waving around. What then happens is that-

کارل زیمر: که دور اون پروتئین پیچیده شده‌اند. اتفاقی که می‌افته اینه که ...

Jad Abumrad: Whenever the Pac Man bumps into some virus DNA-

جاد ابومراد: هروقت که پک‌من به  DNA ویروس‌ برمیخوره

Carl Zimmer: It pulls apart the DNA and zips it-

کارل زیمر: DNA رو از هم جدا می‌کنه و دوباره بهم می‌چسبونه

Jad Abumrad: Reads it. If it's not the right one, it goes on. Nope. Uh-uh (negative).

جاد ابومراد: درواقع اون رو می‌خونه

Carl Zimmer: And if that RNA has the same sequence, then click, click, it just locks in.

کارل زیمر: و اگر که اون RNA سکانس‌هایی مشابه با DNA داشته باشد به اون متصل و قفل میشه.

Jennifer Doudna: And if that happens, then the DNA is trapped. And molecular blades come out.

جنیفر دودنا: و طی این اتفاق، DNA به دام می‌افته. بعد از اون تیغ‌های مولوکولی بیرون می‌آیند.