ویرایش ژن CRISPR پیشرفتی است که برای درمان بیماری هایی مانند کم خونی سلول داسی شکل، لوسمی و اختلالات ژنتیکی استفاده شده است، اما چالش هایی دارد که کاربرد گسترده آن را محدود می کند.
شناسایی ریشه این مسائل باعث شد یک تیم تحقیقاتی در Duke Health رویکردی بهبودیافته برای ویرایش ژن پیدا کنند که عملکرد آن را گسترش دهد.
در کاری که به صورت آنلاین در 29 ژوئن در مجله Cell Chemical Biology منتشر شد، محققان روش جدیدی را برای شناسایی انواع مختلف CRISPR RNA ارائه کردند که می‌تواند به طور خاص در مناطق چالش برانگیز DNA برای هدف ویرایش قرار گیرد. رویکرد جدید بیشتر ژنوم را برای ویرایش باز می کند و امکان ترمیم جهش های مرتبط با بیماری های بیشتر را فراهم می کند.
بروس سولنجر، نویسنده ارشد، دکترای دکتر، جوزف دبلیو و دوروتی دبلیو بیرد، استاد برجسته جراحی تجربی، گفت: «کریسپر عالی است، اما مکان‌های زیادی در ژنوم انسان وجود دارد که نمی‌توان آنها را به خوبی ویرایش کرد. در دانشکده پزشکی دانشگاه دوک. سولنگر همچنین استاد دپارتمان های فارماکولوژی و بیولوژی سرطان، جراحی مغز و اعصاب، زیست شناسی سلولی و مهندسی زیست پزشکی است.
این کار از نقطه صفر شروع شد تا این مسئله را با استفاده از کتابخانه‌های بزرگی از RNAهای مختلف CRISPR و همچنین انفورماتیک بررسی کنیم تا ببینیم آیا می‌توانیم این ابزارهای ویرایش را به مکان‌های بیشتری در ژنوم برسانیم تا در صورت لزوم ویرایش و تعمیر شوند.
بروس سولنجر، دکترا، نویسنده ارشد
سولنگر و همکارانش – به ویژه نویسنده اول کوری بوش، دکترا، که این مطالعه را به عنوان دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه سولنجر آغاز کرد – به دنبال بهبود فرآیندی بودند که CRISPR برای هدایت RNA به مکان مناسب روی DNA و تسهیل حذف آن متکی است. یا در آن منطقه تعمیر شود.
بیشتر اوقات، راهنما که یک مولکول RNA است، مشکلی را ایجاد می کند – ممکن است دقیقاً درست تا نشود یا خراب شده باشد، بنابراین فرآیند ویرایش یا حذف نمی تواند رخ دهد. معمولاً وقتی این اتفاق می‌افتد، RNA راهنما باید با یک RNA جدید جایگزین شود و ژنوم نمی‌تواند در نقطه مناسب هدف قرار گیرد.
تیم دوک در عوض راهی برای نجات یک RNA راهنمای ناکارآمد پیدا کرد، که در واقع دارای دو جزء است که باید به خوبی با هم کار کنند: یک توالی RNA که محل هدف DNA را تشخیص می‌دهد و یک دنباله داربستی که آنزیم را در محل نگه می‌دارد تا DNA را جدا کند. مقطع مناسب
آنها چندین توالی RNA را یافتند که یکپارچگی داربست را احیا کرد و نشان داد که فناوری ویرایش ژن CRISPR بسیار سازگارتر از آنچه قبلاً تصور می شد سازگار است.
بوش گفت: «ما راه‌های زیادی برای تغییر سیستم پیدا کردیم که ترکیباتی را با کارایی ویرایش پیشرفته در سایت‌های هدف مختلف ایجاد می‌کند. “فرآیند شکل‌پذیرتر از آن چیزی است که ما فکر می‌کردیم – ما صدها هزار RNA راهنما ساخته‌ایم. اگر به دو قطعه نیاز دارید تا فرآیند به خوبی کار کند و گزینه‌های بسیار بیشتری برای انتخاب دارید، می‌توانید ترکیبی را پیدا کنید که بهترین کار را انجام دهد. “
سولنجر گفت این یافته باید به راه‌های ایمن‌تر و مؤثرتر برای استفاده از فناوری CRISPR به عنوان یک درمان منجر شود.
سولنگر گفت: “این مانند یک بهبود در پردازش کلمه است که به شما امکان می دهد به راحتی هر گونه خطا را در متن پیدا و ویرایش کنید، نه اینکه فقط بتوانید بخش های خاصی از متن را به طور موثر ویرایش کنید.” به ویژه هنگامی که با انفورماتیک همراه باشد، باید به سرعت بخشیدن به پیشرفت‌ها برای درمان بیماری‌ها منجر شود.»
علاوه بر سولنجر و بوش، نویسندگان این مطالعه شامل جولیا کورسی، امی سی. یان، کیث هاینز، جولیانا ام. لیزر، جاناتان اچ. ژو، تلمو لانگا و یان گورودکین هستند.
این تحقیق از مؤسسه ملی بهداشت (UG3 TR002852) پشتیبانی دریافت کرد
بنیاد تحقیقات مستقل دانمارک (9041-00317B) و بنیاد نوو نوردیسک (NNF21OC0068988).
منبع:
مرکز پزشکی دانشگاه دوک