رویکرد جدید و ایمن CRISPR ممکن است به اصلاح نقایص ژنتیکی در آینده کمک کند

محققان با کار بر روی مگس‌های میوه، جهش‌یافته‌هایی را طراحی کردند که امکان تجسم چنین «ترمیم با قالب کروموزوم همولوگ» یا HTR را با تولید رنگدانه‌ها در چشم‌های آن‌ها فراهم می‌کرد. این جهش‌یافته‌ها در ابتدا دارای چشم‌های کاملاً سفید بودند. اما زمانی که همان مگس‌ها اجزای CRISPR (یک RNA راهنما به اضافه Cas9) را بیان کردند، لکه‌های قرمز بزرگی را روی چشمان خود نشان دادند، که نشانه‌ای از این بود که دستگاه ترمیم DNA سلول با استفاده از DNA عملکردی کروموزوم دیگر موفق به معکوس کردن جهش شده است.

آنها سپس سیستم جدید خود را با انواع Cas9 موسوم به “nickases” آزمایش کردند که به جای هر دو فقط یک رشته DNA را هدف قرار می داد. با کمال تعجب، نویسندگان دریافتند که چنین شکاف‌هایی باعث ترمیم سطح بالایی رنگ چشم قرمز تقریباً همتراز با مگس‌های سالم (غیر جهش‌یافته) می‌شوند. آنها 50 تا 70 درصد میزان موفقیت ترمیم نیکاز را در مقایسه با 20 تا 30 درصد در Cas9 برش دو رشته ای یافتند، که همچنین جهش های مکرر ایجاد می کند و سایر مکان ها را در سراسر ژنوم هدف قرار می دهد (به اصطلاح جهش های خارج از هدف). روی، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: «نمی‌توانستم باور کنم که نیکاس چقدر خوب کار می‌کند – کاملاً غیرقابل پیش‌بینی بود. محققان خاطرنشان کردند که تطبیق پذیری سیستم جدید می تواند به عنوان الگویی برای رفع جهش های ژنتیکی در پستانداران باشد.

در بسیاری از موارد، افرادی که از اختلالات ژنتیکی رنج می‌برند، دارای جهش‌های مشخصی در دو نسخه از ژن‌های به ارث رسیده از والدین خود هستند. این بدان معنی است که اغلب، یک جهش در یک کروموزوم، یک همتای توالی عملکردی در کروموزوم دیگر دارد. محققان از ابزارهای ویرایش ژنتیکی CRISPR برای بهره برداری از این واقعیت استفاده کردند.

گیچارد گفت: «ما هنوز نمی دانیم که این فرآیند چگونه به سلول های انسانی ترجمه می شود و آیا می توانیم آن را برای هر ژنی اعمال کنیم یا خیر. “ممکن است برای به دست آوردن HTR کارآمد برای جهش های بیماری زا که توسط کروموزوم های انسانی منتقل می شوند، برخی تنظیمات لازم باشد.”

چاپ اول جولای در مجله پیشرفت علمتیمی از زیست شناسان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو که شامل سیتارا روی محقق فوق دکترا، متخصص آنابل گیچارد و پروفسور اتان بیر است، رویکرد جدید و ایمن تری را توصیف می کند که ممکن است نقایص ژنتیکی را در آینده اصلاح کند. استراتژی آنها که از ماشین آلات ترمیم DNA طبیعی استفاده می کند، پایه ای برای استراتژی های ژن درمانی جدید با پتانسیل درمان طیف وسیعی از بیماری های ژنتیکی فراهم می کند.

واریانت سالم می تواند توسط ماشین آلات ترمیم سلول برای اصلاح جهش معیوب پس از برش DNA جهش یافته استفاده شود. قابل توجه است که این امر می تواند حتی با استفاده از یک لقب ساده بی ضرر به طور موثرتری به دست آید.”

مرجع مجله:

روی، اس. و همکاران (2022) تبدیل آللی ناشی از Cas9/Nickase توسط ترمیم الگوی کروموزوم همولوگ در سلول‌های سوماتیک مگس سرکه. پیشرفت علم doi.org/10.1126/sciadv.abo0721.