جایگزین فشرده CRISPR از پروتئین های باکتریایی برای وارد کردن بخش های بزرگ DNA استفاده می کند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

یک سیستم جدید ویرایش ژنی مهندسی شده که در باکتری ها اثبات شده است و برای استفاده در گیاهان، حیوانات و انسان ها امیدوارکننده است، برخی از محدودیت های ابزارهای ویرایش ژن فعلی را با هدف بهبود استفاده از آنها در تحقیق، توسعه محصول و درمان بیماری ها برطرف می کند.

ویرایش ژن شامل چندین فناوری است که از باکتری‌ها انتخاب شده‌اند، مانند سیستم‌های CRISPR-Cas که به دانشمندان اجازه می‌دهد بخش خاصی از DNA یا RNA یک موجود را اصلاح یا حتی غیرفعال کنند.

یک مطالعه جدید توضیح می‌دهد که چگونه دانشمندان اجزای موجود در باکتری‌ها را که به طور طبیعی با هم وجود ندارند، ترکیب کردند و فرصت‌های طراحی بالقوه‌ای را ایجاد کردند که این گروه در حال حاضر در حال بررسی است. این اجزا شامل آنزیم‌های هدایت‌شده با RNA هستند که اعتقاد بر این است که منشأ تکاملی سیستم‌های CRISPR-Cas را نشان می‌دهند.

در مجموعه آزمایش‌های متفاوت اما مرتبط، تیم از دانش خود در مورد سیستم CRISPR-Cas موجود برای رفع برخی از کاستی‌های آن استفاده کرد و به کارایی و دقت بیشتری نسبت به روش فعلی دست یافت. سیستم جدید دقت قرارگیری محموله را افزایش می‌دهد و احتمال قرار گرفتن آن در مکان اشتباه را کاهش می‌دهد، که می‌تواند در سیستم‌های CRISPR-Cas مشکل‌ساز باشد و می‌تواند منجر به عوارض در میزبان شود.

روش‌های قبلی ویرایش ژن، محققان را قادر می‌سازد تا یک جفت پایه DNA (به نام ویرایش پایه) یا حتی تعدادی از آنها (به نام ویرایش اولیه) را تغییر دهند، در حالی که این تکنیک جدید به گروهی از فناوری‌های جدید می‌پیوندد که می‌توانند بخش‌های کامل DNA را برای اصلاح یک اختلال بدون عارضه معرفی کنند. این مهم است زیرا بسیاری از بیماری‌ها شامل بخش‌هایی از DNA می‌شوند که تغییر یک‌باره بخش‌های بزرگی از DNA را ضروری می‌سازد.

اگر ویرایش پایه بتواند یک حرف از کد ژنتیکی را ویرایش کند و ویرایش اول بتواند معادل چند کلمه را تغییر دهد، تکنیک جدید، که در مطالعه ای که در 1 اکتبر در Molecular Cell منتشر شد، توصیف شده است، می تواند جایگزین یک جمله یا پاراگراف کامل شود.

جو پیترز، استاد میکروبیولوژی در کالج کشاورزی و علوم زیستی (CALS) و نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «می‌توانید آن را طوری برنامه‌ریزی کنید که بلوک عظیمی از DNA را در یک مکان جدید قرار دهد، و این زمینه را بسیار هیجان‌زده کرده است». حجم عظیمی از رقابت وجود دارد و استراتژی‌های دیگر همگی بر این ایده برای ارائه یک محموله بزرگ متمرکز شده‌اند.

تیم تحقیقاتی برای ثبت اختراع این ابزار به نام سیستم جابجایی هدایت شده با RNA درخواست داده است.

در این مطالعه، تیم تحقیقاتی عناصر یافت شده در باکتری ها را برای تغییر DNA برای مهندسی یک سیستم جدید غیر CRISPR در آزمایشگاه قرض گرفتند. پیترز گفت: "بنابراین، ما این انواع بسیار متفاوت از اجزا را برداشتیم و آنها را با هم ترکیب کردیم." اولین مورد، TldR، یک پروتئین هدایت‌شده با RNA است که دقیقا محل قرارگیری یک محموله DNA را در ژنوم قرار می‌دهد. پروتئین دوم به نام TniQ به ادغام ماشینی که محموله ژنتیکی را در یک جهت واحد و در موقعیت دقیق ژنوم وارد می کند، کمک می کند.

محققان در حال آزمایش طیف وسیعی از پروتئین‌ها از یک خانواده بزرگ‌تر هستند که پروتئین‌های TldR زیرگروهی از آن هستند تا ببینند آیا نامزدهای دیگری وجود دارند که می‌توانند اهداف مشابهی داشته باشند اما در سلول‌های انسانی یا گیاهی کار کنند. دسترسی به این خانواده بزرگ از پروتئین های مرتبط، مجموعه وسیعی از امکانات بالقوه طراحی را ایجاد می کند.

مزیت دیگر ابزار جدید این است که بسیار کوچکتر از سیستم های CRISPR-Cas است. ویروس هایی که اغلب سیستم های ویرایش ژن را تحویل می دهند، فضای محدودی برای حمل محموله DNA دارند. پیترز گفت: "شما چیزهایی می خواهید که کوچکتر و با اجزای کمتری باشند، زیرا تحویل را برای فناوری ویرایش آسان تر می کند." همچنین، از آنجایی که سیستم های ویرایش از باکتری ها مشتق شده اند، به اجزای تخصصی بیشتری نیاز دارند تا با سلول های گیاهی یا انسانی سازگار شوند. به گفته محققان، سیستم کوچکتر امکان این نوع تخصص را فراهم می کند.

نویسندگان مشترک شامل دانشجوی فارغ التحصیل سابق ریچارد شارگل، Ph.D. '26، و دانشجوی فارغ التحصیل فعلی لورا چاکون ماچادو، هر دو در بخش میکروبیولوژی (CALS). از نویسندگان همکار می توان به آلبا گوارنه، استاد بیوشیمی در دانشگاه مک گیل در مونترال، کبک اشاره کرد.

ریچارد دی. شارگل و همکاران، جابه‌جایی هدایت‌شده توسط RNA با پروتئین‌های خانواده TnpB، مولکولی سلول (2026) با مهندسی جدید. DOI: 10.1016/j.molcel.2026.08.023

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →