تکنیک ویرایش ژن CRISPR اکنون در سوسک‌ها!؟

اخبار بیولوژی

طبق مقاله‌ای که در ژورنال Cell Reports Methods از Cell Press در 16 مه 2022 منتشر شد، محققان تکنیک CRISPR-Cas9 را برای ویرایش ژن در سوسک‌ها ابداع کردند. روش ساده و مؤثرCRISPR  (DIPA-CRISPR) بر والدین شامل تزریق مواد به بزرگسالان ماده است که در تخم‌ها به جای خود جنین در حال رشد هستند.

Takaaki Daimon، نویسنده ارشد این مطالعه از دانشگاه Kyoto، می‌گوید: “با بررسی تخم‌های سوسک‌ها می‌توانیم ژنوم حشرات را آزادانه‌تر و به میل خود ویرایش کنیم. در اصل، این روش باید برای بیش از 90 درصد از گونه‌های حشرات جواب دهد. با بهبود روش DIPA-CRISPR و کارآمدتر کردن آن، ممکن است بتوانیم ویرایش ژنوم را در تقریباً همه بیش از 1.5 میلیون گونه حشرات فعال کنیم و آینده‌ای فراهم کنیم که در آن بتوانیم به طور کامل از توانایی‌های بیولوژیکی شگفت انگیز حشرات استفاده کنیم.”

همچنین اخبار بیشتر و مرتبط بخوانید:

اسکلت بیرونی سوسک دارای عملکرد نوری و مقاومت مکانیکی است

رویکردهای فعلی برای ویرایش ژن حشرات معمولاً نیازمند تزریق ریز مواد به جنین‌های اولیه است که کاربرد آن را برای بسیاری از گونه‌ها به شدت محدود می‌کند. به عنوان مثال، مطالعات گذشته به دلیل سیستم تولید مثل منحصر به فرد بعضی از سوسک‌ها، دستکاری ژنتیکی موفقی مشاهده نشد. علاوه بر این، ویرایش ژن حشرات اغلب به تجهیزات گران قیمت، یک مجموعه آزمایشی خاص برای هر گونه و پرسنل آزمایشگاهی بسیار ماهر نیاز دارد. Daimon می‌گوید: “این مشکلات با روش‌های مرسوم، پژوهشگرانی را که می‌خواهند ویرایش ژنومی را روی طیف گسترده‌ای از گونه‌های حشرات انجام دهند، تحت فشار قرار داده است.”

برای غلبه بر این محدودیت‌ها، Daimon و همکارانش ریبونوکلئوپروتئین‌های Cas9 (RNPs) را به حفره اصلی بدن سوسک‌های ماده بالغ تزریق کردند تا جهش‌های موروثی را در سلول‌های تخمک در حال رشد بررسی کنند. نتایج نشان داد که کارایی ویرایش ژن می‌تواند به 22 درصد برسد. در سوسک قرمز آرد، DIPA-CRISPR  بازدهی بیش از 50 درصد را به دست آورد. علاوه بر این، محققان با تزریق همزمان الیگونوکلئوتیدهای تک رشته‌ای و Cas9 RNP سوسک‌های ژنتیکی تولید کردند، اما کارایی پایین داشت که بایستی بالاتر از این میزان باشد.

کاربرد موفقیت آمیز DIPA-CRISPR در دو گونه از نظر تکاملی، پتانسیل استفاده گسترده را نشان می‌دهد. اما این رویکرد مستقیماً برای همه گونه‌های حشرات، از جمله مگس‌های میوه، قابل اجرا نیست. علاوه بر این، آزمایش‌ها نشان داد که مهم‌ترین پارامتر برای موفقیت، مرحله تزریق در ماده بالغ است. در نتیجه، DIPA-CRISPR به دانش خوبی از رشد تخمدان نیاز دارد. با توجه به تاریخچه‌های مختلف زندگی و استراتژی‌های تولید مثل در حشرات، این موضوع می‌تواند در برخی از گونه‌ها چالش برانگیز باشد.

علی‌رغم این محدودیت‌ها، DIPA-CRISPR در دسترس و بسیار کاربردی است و می‌توان آن را به آسانی در آزمایشگاه‌ها پیاده‌سازی کرد و کاربرد ویرایش ژن را به تنوع گسترده‌ای از گونه‌های حشرات مدل و غیر مدل گسترش داد. این تکنیک به حداقل تجهیزات برای تزریق به حشرات نیاز دارد و تنها دو جزء (پروتئین Cas9 و RNA) که روش‌های ویرایش ژن را بسیار ساده می‌کند. علاوه بر این، Cas9 استاندارد موجود در بازار را می‌توان برای تزریق استفاده کرد و دیگر نیازی به مهندسی سفارشی وقت گیر پروتئین نیست.

با بهبود روش DIPA-CRISPR و کارآمدتر کردن آن، ممکن است بتوانیم ویرایش ژنوم را در تقریباً بیش از 1.5 میلیون گونه حشرات فعال کنیم و آینده‌ای را فراهم کنیم. Daimon می‌گوید: “ممکن است دیگر بندپایان نیز با استفاده از رویکردی مشابه، ژنوم‌شان ویرایش شوند. مانند آفات کشاورزی و پزشکی مانند کنه، یا جانوران دریایی مانند میگو و خرچنگ است.”

خلاصه:

طبق تحقیق نوینی پژوهشگران توانستند با به کارگیری تکنیک CRISPR بر تخم‌های موجود در سوسک‌های ماده ژنوم‌های نسل بعد را تغییر دهند. امید است که بتوان با استفاده از این تجربیات، ژنوم سایر بندپایان را تغییر داد.

مترجم: امید آهنگریان ابهری

منبع

همچنین اخبار بیشتر و مرتبط بخوانید:

بررسی نقشه تکوینی پستانداران با استفاده از بارکدهای CRISPR