|
🧬مبحث: بیوتکنولوژی 📝مقاله قبلی:آیا برتری خاصی بین انواع مختلف واکسن های کرونا وجود دارد؟ 📝مقاله بعدی: پادکست کریسپر (قسمت اول) 💻مدرسه تکمیلی: مدرسه مقدماتی و پیشرفته بیوتکنولوژی 🖊شماره مقاله: 20 |
یکی از ترندهای صنعت بیوتکنولوژی دارویی که به قولی چند وقت است که اسم در کرده است، ابزار ویرایش ژن CRISPR/Cas9 است.
یکی از دلایل محبوبیت این روش امکان انجام مهندسی ژنتیک در مقیاس بی‌سابقه و با هزینه‌ی بسیار کم است و تفاوت آن با تکنیک‌های قبلی مهندسی ژنتیک، امکان معرفی یا حذف بیش از یک ژن در یک زمان مشخص است که باعث می‌شود بسیاری از ژن‌های مختلف در رده سلولی، گیاهی یا حیوانی به سرعت دستکاری شده و روند این کار از چند سال به چند هفته کاهش یابد.
اهمیت CRISPER/Cas9 با اعطای جایزه نوبل شیمی به جنیفر دودنا و امانوئل شارپنتیه در تاریخ 7 اکتبر سال 2020 به رسمیت شناخته شد.
برای آشنایی بیشتر با این تکنولوژی و کاربردهای آن در حوزه‌ی سلامت این مقاله را مطالعه کنید.
داستان CRISPER/Cas9 از کجا شروع شد؟
کشف 9 CRISPR-Cas و توسعه مداوم آن به عنوان ابزاری برای ویرایش ژنوم حاصل تلاش بسیاری از دانشمندان از سراسر جهان است. بیایید این داستان را از زمان کشف اولیه در سال 1993 تا رسیدن به جایزهی نوبل بررسی کنیم.
در سال 1993-2005 فرانسیسکو موجیکا برای اولین بار مشخصه‌های توالی CRISPER را شناسایی کرد.
پس از آن در سال 2005 الکساندر بولوتین در حال مطالعه باکتری Streptococcus thermophilus یک مکان در توالی CRISPER شناسایی کرد که فاقد برخی از ژن‌های شناخته شده Cas بود و در عوض حاوی ژن‌های جدیدی بود. از جمله این بخش پروتئین بزرگی با فعالیت نوکلئاز را رمزگذاری می‌کند که اکنون با نام Cas9 شناخته می‌شود.
قطعه نهایی معما در سازوکار تداخل هدایت شده CRISPR-Cas9 توسط گروه امانوئل شارپنتیه در سال 2011 کشف شد. آن‌ها نشان داند که trac rRNA با crRNA دوبلکس تشکیل می‌دهد و این دوبلکس Cas9 را به سمت اهداف خود هدایت می‌کند.
پس از آن فنگ ژانگ که قبلا روی سایر سیستم‌های ویرایش ژنوم مانند TALEN کار کرده بود، برای اولین بار موفق شد CRISPER Cas9 را برای ویرایش ژنوم در سلول‌های یوکاریوتی مطابقت دهد.
داستان CRISPER/Cas9 با اعطای جایزهی نوبل شیمی بع جنیفر دودنا و امانوئل شارپنتیه در 7 اکتبر سال 2020 به پایان رسید. البته پایانی که سرآغاز پیشرفت‌ها و اتفاقات جدید در حوزه‌ی بیوتکنولوژی شد.
| اگر علاقه‌مند به مطالعه‌ی تاریخ CRISPER/Cas9 با جزئیات بیشتر هستید، این مقاله را حتما مطالعه کنید. |
CRISPR-Cas9 چیست؟
CRISPR-Cas9 یک ابزار ویرایش ژنوم است که نسبت به تکنیک‌های قبلی ویرایش سریع‌تر، ارزان‌تر و دقیق‌تر است و همین ویژگی‌ها باعث شده در دنیای بیوتکنولوژی غوغایی به پا کند.
| برای اینکه با اشتیاق بیشتری ادامه‌ی مطلب را دنبال کنید، با تماشای این ویدئوی جذاب در خصوص تعریف CRISPER/Cas9 روحتان را جلا دهید! |
CRISPR-Cas9 چگونه کار می کند؟
سیستم CRISPR-Cas9 از دو مولکول اصلی تشکیل شده است که در DNA تغییر ایجاد می‌کنند:
1. آنزیم Cas9
این آنزیم به عنوان "قیچی مولکولی" عمل می‌کند و دو رشته DNA را در یک مکان خاص در ژنوم، قطع می‌کند.
2. یک قطعه RNA
این RNA، RNA راهنما یا gRNA نامیده می‌شود که یک توالی کوچک است که بر روی یک داربست RNA بلندتر قرار دارد. قسمت داربست به یک DNA متصل می‌شود و توالی از پیش طراحی شده‌ی Cas9 را به سمت راست ژنوم هدایت می‌کند و اطمینان می‌دهد که آنزیم Cas9 در نقطه مناسب ژنوم بریده می‌شود.
RNA راهنما برای یافتن و اتصال به توالی خاصی در DNA طراحی شده است. RNA راهنما دارای پایه‌های RNA است که مکمل یکدیگرند به دنباله DNA هدف در ژنوم متصل می‌شوند.
Cas9 از RNA راهنما در توالی DNA پیروی می‌کند و در دو رشته DNA برش ایجاد می کند. در این مرحله سلول تشخیص می دهد که DNA آسیب دیده است و سعی در ترمیم آن دارد.
هرچند سعی کردیم در این توضیح کوتاه مکانیسم کلی این روش را برای شما توضیح دهیم، اما حیف است خودتان را محدود به این توضیح کوتاه کنید. برای همین به شما پیشنهاد می‌کنم، با دیدن ویدئوی جذاب زیر این مکانیسم را به طور عملی مشاهده کنید.
ابزار ویرایش ژن CRISPER/Cas9 چگونه توسعه داده شد؟
CRISPER/Cas9 در باکتری‌ها یک سیستم ویرایش ژن داخلی است که به کمک آن در برابر عوامل بیماری‌زای مهاجم مانند ویروس‌ها پاسخ دفاعی (تقریبا شبیه سیستم ایمنی بدن) ایجاد می‌کنند.
با استفاده از CRISPER، باکتری‌ها بخشی از DNA ویروس را از بین می‌برند و مقداری از آن را به عنوان حافظه نگه می‌دارند تا درصورت حمله‌ی دوباره‌ی ویروس بتوانند آن را شناسایی و با کمک آن از خود دفاع کنند. دانشمندان این سیستم را با سلول حیواناتی مانند موش‌ها و انسان‌ها تطبیق داده‌اند.
برای درک دقیق‌تر این فرایند سخنرانی TED TALK زیر را از دست ندهید.
CRISPER/Cas9 چه کاربردهایی دارد؟
CRISPR-Cas9 برای طیف وسیعی از بیماری‌ها که دارای مولفه ژنتیکی هستند، از جمله سرطان، هپاتیت B، کلسترول بالا، هموفیلی، هانتینگدون موثر باشد.
|
برای مطالعه‌ی دقیق‌تر در خصوص تاثیر فناوری CRISPER/Cas9 بر روی بیماری هانتینگتون این مقاله از NATURE را مطالعه کنید. برای مشاهده‌ی تاثیر این فناوری در درمان سرطان اینجا کلیک کنید. |
این فناوری در ایجاد حیوانات تراریخته برای تولید اندام برای پیوند به بیماران انسانی نیز می‌تواند استفاده شود. همچنین ژن‌درمانی از طریق CRISPER/Cas9 به منظور قرار دادن ژن‌های طبیعی در سلول‌های افرادی با اختلالات ژنتیکی مانند فیبروز کیستیک، هموفیلی یا Tay Sachs از دیگر کاربردهای این فناوری است.
شرکتهای بزرگ دارویی نیز در حال بررسی کاربرد این سیستم برای اهداف کشف و توسعه‌ی دارو هستند. علاوه بر این چند شرکتهای تازه تاسیس برای بهره‌برداری تجاری از این فناوری تاسیس شده‌اند.
| 9 استارتاپ برتر که با استفاده از تکنولوژی CRISPER/Cas9 آینده‌ی بیوتکنولوژی و پزشکی را تغییر می‌دهند را در اینجا ببینید. |
آینده CRISPR-Cas9 چیست؟
به احتمال زیاد سال‌ها طول می کشد تا CRISPR-Cas9 به طور معمول در انسان استفاده شود. تحقیقات زیادی هنوز بر استفاده از آن در مدل‌های حیوانی یا سلول‌های جدا شده انسانی متمرکز است و در آینده از این فناوری برای درمان روتین بیماری‌ها در انسان استفاده می‌شود.
کار با CRISPR-Cas9 چه چالش‌هایی را به دنبال دارد؟
در بیشتر موارد RNA راهنما از توالی خاصی از 20 باز تشکیل شده است که مکمل توالی هدف، در ژن مورد ویرایش هستند. با این حال لازم نیست که همه 20 باز مطابقت داشته باشند تا RNA راهنما بتواند متصل شود.
مشكل این مسئله این است که RNA راهنما به مکان اشتباهی ممکن است متصل شود و آنزیم Cas9 در یک مکان اشتباه برش داده شود و در نهایت جهشی در مکان اشتباه ایجاد می‌کند که ممکن است روی یک ژن حیاتی تاثیر بگذارد.
| برای آشنایی با چالش‌های بیشتر این فناوری این مقاله از NCBI را مطالعه کنید. |
ختم کلام
در این مقاله سعی کردیم شما را با CRISPER/Cas9، یکی از ترندهای صنعت بیوتکنولوژی آشنا کنیم. در این مقاله به سوالات زیر پاسخ دادیم:
- CRISPER/Cas9 چیست؟
- CRISPER/Cas9 چه تاریخچه‌ای دارد؟
- CRISPER/Cas9 چه کاربردهایی دارد؟
- CRISPER/Cas9 چگونه کار می‌کند؟
- CRISPER/Cas9 چه چالش‌هایی دارد؟
- CRISPER/Cas9 چه آینده‌ای دارد؟
در صورتی که به کار در صنعت بیوتکنولوژی علاقه‌مند هستید، خودتان را به این مقاله محدود نکنید. با شرکت در دوره‌ی بیوتکنولوژی سورنا آکادمی چم و خم کار در صنعت را از بزرگان صنعت بیوتکنولوژی از شرکتهای پرسیس‌ژن و آریوژن بیاموزید.
ممنونم از مطالب مفیدتون موفق باشید