ویرایش ژنوم و CRISPR-CAS9 چیست؟

ویرایش ژنوم (همچنین به آن ویرایش ژن نیز گفته می شود) گروهی از فناوری ها است که به دانشمندان امکان تغییر DNA یک ارگانیسم را می دهد. این فناوری ها اجازه می دهند تا مواد ژنتیکی در مکان های خاص ژنوم اضافه ، حذف یا تغییر یابد. چندین رویکرد برای ویرایش ژنوم توسعه یافته است. یک مورد مشهور CRISPR-CAS9 نام دارد ، که برای تکرارهای پالندرومیک کوتاه به طور مرتب و پروتئین مرتبط با CRISPR به طور مرتب و به طور مرتب و به طور مرتب در ارتباط است. سیستم CRISPR-CAS9 هیجان زیادی را در جامعه علمی ایجاد کرده است زیرا سریعتر ، ارزان تر است ،دقیق تر و کارآمدتر از سایر روش های ویرایش ژنوم.

CRISPR-CAS9 از یک سیستم ویرایش ژنوم طبیعی که باکتری ها به عنوان یک دفاع ایمنی استفاده می کنند ، اقتباس شد. هنگامی که به ویروس ها آلوده می شوند ، باکتری ها قطعات کوچکی از DNA ویروس ها را ضبط می کنند و آنها را در یک الگوی خاص در DNA خود قرار می دهند تا بخش هایی را ایجاد کنند که به عنوان آرایه های CRISPR شناخته می شوند. آرایه های CRISPR به باکتری ها اجازه می دهد ویروس ها (یا موارد نزدیک مرتبط) را "به خاطر بسپارند". اگر ویروس ها دوباره حمله کنند ، باکتری ها بخش های RNA را از آرایه های CRISPR تولید می کنند که به مناطق خاص DNA ویروس ها می شناسند و متصل می شوند. سپس باکتری ها از CAS9 یا یک آنزیم مشابه برای جدا کردن DNA استفاده می کنند که ویروس را غیرفعال می کند.

محققان این سیستم دفاعی ایمنی را برای ویرایش DNA سازگار کردند. آنها یک قطعه کوچک از RNA را با یک دنباله "راهنمای" کوتاه ایجاد می کنند که به یک توالی هدف خاص در DNA سلول متصل می شود ، دقیقاً مانند بخش های RNA باکتری ها از آرایه CRISPR تولید می کنند. این RNA راهنما همچنین به آنزیم CAS9 وصل می شود. هنگامی که به سلول ها معرفی می شود ، راهنمای RNA توالی DNA در نظر گرفته شده را تشخیص می دهد ، و آنزیم CAS9 DNA را در محل هدفمند کاهش می دهد و فرآیند را در باکتری ها نشان می دهد. اگرچه CAS9 آنزیمی است که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد ، می توان از آنزیم های دیگر (به عنوان مثال CPF1) نیز استفاده کرد. پس از قطع DNA ، محققان از ماشین آلات ترمیم DNA خود سلول برای اضافه کردن یا حذف قطعات مواد ژنتیکی استفاده می کنند ، یا با جایگزینی یک بخش موجود با یک توالی DNA سفارشی ، تغییر در DNA ایجاد می کنند.

ویرایش ژنوم مورد توجه پیشگیری و درمان بیماری های انسانی است. در حال حاضر ، ویرایش ژنوم در سلول ها و مدل های حیوانات در آزمایشگاه های تحقیقاتی برای درک بیماری ها استفاده می شود. دانشمندان هنوز در تلاشند تا تعیین کنند که آیا این رویکرد برای استفاده در افراد بی خطر و مؤثر است یا خیر. در تحقیقات و آزمایشات بالینی برای طیف گسترده ای از بیماری ها ، از جمله اختلالات تک ژن مانند فیبروز کیستیک ، هموفیلی و بیماری سلول داسی مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین نوید برای درمان و پیشگیری از بیماری های پیچیده تر مانند سرطان ، بیماری قلبی ، بیماری روانی و عفونت نقص ایمنی انسان (HIV) است.

نگرانی های اخلاقی هنگامی بوجود می آید که ویرایش ژنوم ، با استفاده از فناوری هایی مانند CRISPR-CAS9 ، برای تغییر ژنوم های انسانی استفاده می شود. بیشتر تغییرات معرفی شده با ویرایش ژنوم محدود به سلولهای سوماتیک است که سلولهای دیگری غیر از سلولهای تخم مرغ و اسپرم هستند (سلولهای ژرمن). این تغییرات فقط به بافتهای خاصی جدا شده و از یک نسل به نسل دیگر منتقل نمی شوند. با این حال ، تغییراتی در ژن های موجود در سلول های تخم مرغ یا اسپرم یا ژن های جنین می تواند به نسل های آینده منتقل شود. ویرایش ژنوم سلول و جنین و جنین ، تعدادی از چالش های اخلاقی را ایجاد می کند ، از جمله اینکه آیا استفاده از این فناوری برای تقویت صفات طبیعی انسانی (مانند ارتفاع یا هوش) مجاز است. بر اساس نگرانی در مورد اخلاق و ایمنی ، ویرایش ژنوم ژنرال و جنین در حال حاضر در ایالات متحده و بسیاری از کشورهای دیگر غیرقانونی است.

مقالات ژورنال علمی برای خواندن بیشتر

Ormond KE (1) ، Mortlock DP (2) ، Scholes DT (3) ، Bombard Y (4) ، Brody LC (5) ، Faucett WA (6) ، Garrison NA (7) ، Hercher L (8) ، Isasi R(9) ، میدلتون A (10) ، Musunuru K (11) ، Shriner D (12) ، Virani A (13) ، CE Young (3). ویرایش ژنوم ژرمن انسانی. Am J Hum Genet. 2017 3 آگوست ؛ 101 (2): 167-176. PubMed: 28777929. متن کامل رایگان در دسترس از PubMed Central: PMC5544380.

Gupta RM ، Musunuru K. گسترش کیت ابزار ویرایش ژنتیکی: ZFNS ، TALENS و CRISPR-CAS9. J Clin Invest. 2014 اکتبر ؛ 124 (10): 4154-61. doi: 10. 1172/jci72992. EPUB 2014 اکتبر 1. بررسی. PubMed: 25271723. متن کامل رایگان در دسترس از PubMed Central: PMC4191047.

Hsu PD ، Lander ES ، Zhang F. توسعه و کاربردهای CRISPR-CAS9 برای مهندسی ژنوم. سلول. 2014 ژوئن 5 ؛ 157 (6): 1262-78. doi: 10. 1016/j. cell. 2014. 05. 010. مرور. PubMed: 24906146. متن کامل رایگان در دسترس از PubMed Central: PMC4343198.

Komor AC ، Badran AH ، Liu DR. فن آوری های مبتنی بر CRISPR برای دستکاری ژنوم یوکاریوتی. سلول. 2017 20 آوریل ؛ 169 (3): 559. doi: 10. 1016/j. cell. 2017. 04. 005. PubMed: 28431253.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد CRISPR-CAS9 و سایر فن آوری های ویرایش ژنوم:

موسسه ملی تحقیقات ژنوم انسانی یک سری برگه های واقعیت در مورد ویرایش ژنوم دارد:

سوالات و پاسخ های مربوط به CRISPR از موسسه گسترده در دسترس است.

پروژه آموزش ژنتیک شخصی دارای یک برگه واقعیت ، اصلاح ژنتیکی ، ویرایش ژنوم و CRISPR است که مقدمه ای برای ویرایش ژنوم را فراهم می کند.

yourgenome. org (از پردیس ژنوم Wellcome) اطلاعاتی را در مورد CRISPR-CAS9 برای عموم ارائه می دهد.

ویدئویی که نشان می دهد چگونه CRISPR-CAS9 از موسسه تحقیقات مغز مک گاورن در MIT در دسترس است.

Clinicaltrials. gov لیستی از مطالعات انسانی با استفاده از ویرایش ژنوم مربوط به بیماری های مختلف دارد.

مباحث در فصل تحقیقات ژنومی

اطلاعات موجود در این سایت نباید به عنوان جایگزینی برای مراقبت های پزشکی حرفه ای یا مشاوره استفاده شود. اگر در مورد سلامتی خود سؤالی دارید با ارائه دهنده خدمات درمانی تماس بگیرید.