دانشمندان رویکرد چند دهه ای را برای هدف قرار دادن ژن های مرتبط با سرطان با استفاده از DNA مصنوعی احیا کردند

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

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

محققان رویکرد جدیدی ایجاد کرده‌اند که از مولکول‌های DNA مصنوعی برای هدف قرار دادن مستقیم ژن‌های مرتبط با سرطان استفاده می‌کند و فرصت‌های جدیدی را برای درمان‌های آینده، تشخیص و تحقیقات بیولوژیکی باز می‌کند.

این مطالعه بر روی یک چالش طولانی مدت در پزشکی ژنتیک متمرکز است: چگونگی هدف قرار دادن دقیق بخش های خاصی از DNA در داخل سلول ها. در حالی که بسیاری از داروهای ژنتیکی مدرن با هدف قرار دادن RNA کار می کنند، مولکولی که دستورالعمل های ژنتیکی را از DNA حمل می کند، هدف قرار دادن مستقیم DNA خود بسیار دشوارتر شده است.

این تحقیق در مجله Nucleic Acids Research منتشر شده است.

دکتر دیوید راسلینگ، دانشیار مهندسی زیستی در دانشکده پزشکی، داروسازی و علوم زیستی دانشگاه، نویسنده ارشد مقاله است و بیش از 20 سال در این زمینه کار کرده است. او گفت که رویکرد جدید می تواند روش دقیق تری برای کنترل فعالیت ژن ارائه دهد.

"بیشتر داروها پروتئین‌ها را هدف قرار می‌دهند که محصول نهایی یک فرآیند طولانی بیولوژیکی هستند. اگر DNA را مستقیما هدف قرار دهید، در همان ابتدای فرآیند کار می‌کنید. هر سلول تنها حاوی دو نسخه از یک ژن است، بنابراین در تئوری روشی بسیار کارآمد برای تأثیرگذاری بر نحوه رفتار ژن‌ها ارائه می‌دهد."

این تیم از قطعات ویژه طراحی شده DNA مصنوعی که به عنوان الیگونوکلئوتیدهای تشکیل دهنده تریپلکس یا TFO شناخته می شوند، استفاده کردند. این مولکول‌ها برای شناسایی و اتصال به توالی‌های DNA خاص طراحی شده‌اند و به محققان اجازه می‌دهند تا ژن‌های فردی را هدف قرار دهند در حالی که بقیه ژنوم را دست نخورده باقی می‌گذارند.

یک مانع اصلی این بوده است که بازهای DNA به طور طبیعی به اندازه کافی قوی به DNA دو رشته ای متصل نمی شوند تا در داخل سلول ها موثر باشند. برای غلبه بر این مسئله، محققان یک پایه DNA مصنوعی موجود تجاری به نام Z را ترکیب کردند.

این اصلاح به مولکول‌های DNA مصنوعی اجازه داد تا قوی‌تر و انتخابی‌تر به نواحی هدف‌گیری دشوار DNA که حاوی سطوح بالایی از بلوک‌های ژنتیکی گوانین (G) و سیتوزین (C) هستند، متصل شوند. این مناطق غنی از GC نقش مهمی در کنترل فعالیت ژن ایفا می کنند، اما از لحاظ تاریخی دسترسی به آنها چالش برانگیز بوده است.

محققان این رویکرد را بر روی MYC آزمایش کردند، ژنی که به عنوان محرک رشد بسیاری از سرطان ها در صورت بیش فعال شدن شناخته شده است. مولکول های DNA اصلاح شده با موفقیت به DNA هدف متصل شدند و فعالیت ژن MYC را بین 50 تا 80 درصد در آزمایش های آزمایشگاهی کاهش دادند.

مولکول‌های جدید هم از DNA اصلاح‌نشده و هم چندین رویکرد توسعه‌یافته قبلی که تلاش می‌کنند همان مناطق DNA را هدف قرار دهند، بهتر عمل کردند.

روسلینگ اضافه کرد: "الیگونوکلئوتیدهای تشکیل دهنده تریپلکس ایده زیبایی بودند، اما از بسیاری جهات زیست شناسی مفهوم اصلی را شکست داد. آنها می توانستند DNA را با دقت در یک لوله آزمایش تشخیص دهند، اما شیمی DNA طبیعی به این معنی بود که بسیاری از توالی های مهم را نمی توان به طور موثر تحت شرایط موجود در سلول ها هدف قرار داد. کاری که ما انجام می دهیم این است که ایده شیمی را تغییر می دهیم تا یک باند."

این کار همچنین به یک مشکل عملی می‌پردازد که پیشرفت در درمان‌های هدف‌گیری DNA را کند کرده است. پیش از این، بسیاری از اصلاحات تخصصی DNA باید به صورت سفارشی توسط شیمیدانان متخصص انجام می شد و دسترسی به آنها را برای سایر محققان دشوار می کرد. پایه های اصلاح شده مورد استفاده در این مطالعه به صورت تجاری در دسترس هستند و استفاده از این فناوری را برای آزمایشگاه های سراسر جهان بسیار آسان تر می کند.

راسلینگ می‌گوید: «چیزی که من واقعا در مورد این شیمی دوست دارم این است که اگر بتوانیم این مولکول‌ها را بدست آوریم، سایر محققان نیز می‌توانند.» این دسترسی به این معناست که کل این حوزه می‌تواند بسیار سریع‌تر به جلو حرکت کند.»

فراتر از نقش بالقوه آن در درمان بیماری، این فناوری می تواند به یک ابزار تحقیقاتی ارزشمند تبدیل شود. دانشمندان می‌توانند از آن برای خاموش کردن موقت ژن‌ها و مطالعه نحوه واکنش سلول‌ها استفاده کنند و به بهبود درک همه چیز از بیولوژی سرطان گرفته تا اختلالات ژنتیکی کمک کنند.

از آنجایی که این سیستم به تشخیص توالی DNA متکی است، محققان بر این باورند که ممکن است در نهایت با تغییر توالی مولکول DNA مصنوعی، ژن‌های مختلف را هدف قرار دهد.

در حالی که قبل از استفاده از این فناوری در بیماران به تحقیقات بیشتری نیاز است، این مطالعه روش جدیدی را برای هدف قرار دادن دقیق ژن ها و تنظیم فعالیت آنها نشان می دهد.

Ruolin Ma و همکاران، هدف‌گیری توالی خاص جایگاه‌های ژنی غنی از GC توسط الیگونوکلئوتیدهای موازی تشکیل دهنده تریپلکس حاوی یک نوکلئوباز اصلاح‌شده، تحقیقات اسیدهای نوکلئیک (2026). DOI: 10.1093/nar/gkag998

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. 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 →