ابزار جدید دستکاری ژن محققان دانشگاه ‌هاروارد همه روش‌های قبلی را به چالش می‌کشد

محققان مؤسسه Wyss دانشگاه هاروارد یک ابزار جدید برای دستکاری ژن‌ها طراحی کردند که به دانشمندان برای اجرای همزمان میلیون‌ها آزمایش ژنتیک کمک می‌کند. نام این ابزار تکنیک نوترکیبی کتابخانه Retron (RLR) است و در آن از بخش‌هایی از دی ان ای باکتریایی به اسم ریترون‌ها استفاده شده که می‌توانند قطعاتی از دی ان ای تک رشته ای را تولید کنند.

می‌توان گفت که بین ابزارهای ویرایش ژن CRISPR-Cas9 شناخته شده ترین تکنیک حال حاضر است. این ابزار در چند سال اخیر غوغای زیادی در دنیای علم برپا کرد و به دانشمندان امکان داد تا به راحتی توالی ژن‌های دی ان ای را تغییر دهند. این ابزار دقیق تر از تکنیک‌های قبلی است و کاربردهای مختلفی دارد از جمله ابداع درمان‌های نجات بخش برای بیماری‌های مختلف.

اما این ابزار محدودیت‌های خاصی داشت. کار کردن با این ابزار در مقیاس عظیم دشوار بود و روش مورد استفاده در این تکنیک می‌توانست برای سلول‌ها سمی باشد چون آنزیم Cas9 – یک نوع قیچی مولکولی که کار آن برش زدن رشته‌های دی ان ای است – معمولاً محل‌های غیرهدف را هم برش می‌زد.

CRISPR-Cas9 رشته‌های دی ان ای را به صورت فیزیکی برش می‌زد تا توالی‌های جهش یافته را لابلای ژنوم اصلی درج کند. در عین حال ریترون‌ها می‌توانند رشته‌های دی ان ای جهش یافته را در سلول در حال تکثیر تزریق کنند تا این رشته‌ها در دی ان ای سلول‌های دختر تعبیه شود. بعلاوه، توالی‌های ریترون می‌توانند نقش بارکد یا برچسب نام را بازی کنند و به محققان امکان دهند موجودات را در مخزنی متشکل از باکتری‌های مختلف شناسایی کنند. یعنی می‌توان از این ابزار برای ویرایش ژنوم بدون آسیب رسیدن به دی ان ای استفاده کرد و با آن روی یک ترکیب بزرگ (از ژن‌ها) چندین آزمایش انجام داد.

دانشمندان مؤسسه Wyss این ابزار را روی باکتری اشریشیا کلی تست کرده و متوجه شدند که 90 درصد از جمعیت چند هفته پس از ایجاد این توالی، آن را در توالی ریترون خودشان حفظ کرده بودند. همچنین محققان توانستند کارایی این ابزار برای اجرای آزمایشات گسترده را نشان دهند. آنها در آزمایش‌هایی که انجام دادند توانستند جهش‌های مقاوم در برابر آنتی بیوتیک باکتری اشریشیا کلی را با تعیین توالی بارکدهای ریترون به جای جهش‌های مجزای دنباله‌ها شناسایی کنند و به این ترتیب سرعت این فرایند به طور چشمگیری افزایش یافت.

مکس شوبرت از محققان این مطالعه می‌گوید:

“تکنولوژی RLR به ما امکان می‌دهد کارهایی را انجام دهیم که انجام آنها با CRISPR ممکن نیست. ما ژنوم یک باکتری را به صورت تصادفی برش زدیم، این قطعات را به دی ان ای‌های تک رشته ای تبدیل کردیم و از آنها برای نظارت بر میلیون‌ها توالی به صورت همزمان استفاده کردیم. RLR ابزاری بسیار ساده تر و انعطاف پذیرتر برای ویرایش ژن است که می‌توانیم از آن برای اجرای آزمایش‌هایی با تسهیم زیاد استفاده کنیم و به این ترتیب سمی بودنی که معمولاً با ابزار CRISPR وجود دارد از بین رفته و محققان می‌توانند جهش‌ها را در سطح ژنوم بررسی کنند.

مدت‌ها بود که CRISPR فقط به عنوان ابزاری برای بررسی عملکرد کلی باکتری استفاده می‌شد و تشخیص نحوه استفاده از آن برای مهندسی ژن دنیا را تغییر می‌دهد. ریترون‌ها یکی دیگر از ابتکارات انجام شده در زمینه مطالعه بر روی باکتری‌ها هستند که می‌توانند پیشرفت‌های چشمگیری ایجاد کنند.”

برای استفاده وسیع از RLR هنوز باید کارهای زیادی انجام شود از جمله ارتقا و استانداردسازی نرخ ویرایش آن. اما تیم ما معتقد است که این ابزار می‌تواند ما را به ابتکارات غیرمنتظره، جذاب و جدیدی برساند.“