پلتفرم جدیدی که دامنه استفاده از ویراستار ژن را گسترش می‌دهد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، تیمی از محققان دانشگاه نورث وسترن پلتفرم جدیدی برای ویرایش ژن ابداع کرده‌اند که می‌تواند یک کتابخانه تقریباً بی‌حد و حصر از درمان‌های مبتنی بر CRISPR را ارائه دهد.

این تیم طراحی و سنتز شیمیایی، فناوری برنده جایزه نوبل را با فناوری درمانی متولد شده در آزمایشگاه خود ترکیب کردند تا بر محدودیت حیاتی CRISPR غلبه کند. به طور خاص، این کار پیشگامانه سیستمی را برای تحویل محموله مورد نیاز برای تولید دستگاه ویرایش ژن موسوم به CRISPR-Cas ۹ فراهم می‌کند. این تیم راهی برای تبدیل پروتئین Cas-۹ به یک اسید نوکلئیک کروی (SNA) و بارگذاری آن با اجزای حیاتی در صورت نیاز برای دسترسی به طیف وسیعی از انواع بافت‌ها و سلول‌ها و همچنین بخش‌های درون سلولی مورد نیاز برای ویرایش ژن ابداع کردند.

این تحقیق نشان می‌دهد که چگونه SNA‌های CRISPR می‌توانند در سراسر غشای سلولی و درون هسته منتقل شوند و در عین حال زیست فعالی و قابلیت‌های ویرایش ژن را نیز حفظ کنند.

این کار بر اساس یک تلاش ۲۵ ساله توسط چاد آ. میرکین، پیشگام فناوری نانو، که هدایت این پروژه را بر عهده داشت، انجام شد که به دنبال کشف ویژگی‌های SNA و عواملی که آن‌ها را از پسرعموی خطی شناخته شده‌شان، متمایز می‌کند، است. او به دلیل اختراع SNA‌ها شهرت دارد، ساختار‌هایی که معمولاً از نانوذرات کروی تشکیل شده‌اند که به طور متراکم با DNA یا RNA پوشیده شده‌اند و به آن‌ها خواص شیمیایی و فیزیکی کاملاً متفاوت از آن اشکال اسید‌های نوکلئیک موجود در طبیعت می‌دهند.

میرکین استاد شیمی در نورث وسترن و مدیر موسسه بین‌المللی نانوتکنولوژی است.

"به طور خاص، این کار پیشگامانه سیستمی را برای تحویل محموله مورد نیاز برای تولید دستگاه ویرایش ژن موسوم به CRISPR-Cas ۹ فراهم می‌کند"او همچنین استاد مهندسی شیمی و بیولوژیکی، مهندسی زیست پزشکی و علوم و مهندسی مواد در دانشکده مهندسی مک کورمیک و استاد پزشکی در دانشکده پزشکی دانشگاه نورث وسترن فاینبرگ است.

گروه‌های بسیاری از SNA‌ها با هسته‌ها و پوسته‌های ترکیبات شیمیایی و اندازه‌های مختلف وجود دارند، و SNA‌ها اکنون به‌عنوان درمان‌های قوی در شش آزمایش بالینی انسانی، از جمله آزمایش‌هایی برای بیماری‌های ناتوان‌کننده مانند گلیوبلاستوما مولتی‌فرم (سرطان مغز) و انواع سرطان‌های پوست ارزیابی می‌شوند.

میرکین گفت: «این نانوساختار‌های جدید مسیری را برای محققان فراهم می‌کند تا با گسترش چشمگیر انواع سلول‌ها و بافت‌هایی که ماشین‌های CRISPR می‌توانند به آن‌ها تحویل داده شوند، دامنه کاربرد CRISPR را گسترش دهند. ما قبلاً می‌دانستیم که SNA‌ها دسترسی ممتازی به پوست، مغز، چشم‌ها، سیستم ایمنی، دستگاه گوارش، قلب و ریه‌ها فراهم می‌کنند. وقتی این نوع دسترسی با یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های علوم زیست پزشکی در گذشته همراه شود، چیز‌های خوبی در پی خواهد داشت.»

در این تحقیق فعلی، تیم میرکین از Cas ۹، پروتئینی که برای ویرایش ژن لازم است، به عنوان هسته ساختار استفاده کرد و رشته‌های DNA را به سطح آن متصل کرد تا نوع جدیدی از SNA را بسازد. علاوه بر این، این SNA‌ها با RNA از قبل بارگذاری شده بودند که قادر به انجام ویرایش ژن هستند و با پپتید‌ها ترکیب شده بودند تا توانایی آن‌ها در جهت‌یابی موانع بخش سلولی را کنترل کنند و در نتیجه کارایی را به حداکثر برسانند. این SNA ها، مانند سایر کلاس‌های SNA، بدون استفاده از عوامل ترانسفکشن (که اغلب برای رساندن مواد ژنتیکی به سلول‌ها مورد نیاز هستند) به طور مؤثر وارد سلول‌ها می‌شوند و بازده ویرایش ژن بالایی را بین ۳۲ تا ۴۷ درصد در چندین رده سلولی انسان و موش نشان می‌دهند.