ویکی ژن
طراحی سیستم های TALEN
نوکلئازهای ویرایش‌کننده ژن پتانسیل ارزیابی مستقیم اثرات اختلال ژن و انواع توالی خاص بر عملکرد ژن در مدل‌های بیماری مبتنی بر سلول سوماتیک را ارائه می‌دهند. تا به امروز، TALEN ها در درجه اول برای ایجاد اختلال در ژن های انسانی استفاده شده اند. در اصل، چنین جهش های از دست دادن عملکرد را می توان برای ایجاد مدل های مبتنی بر سلول های سوماتیک بیماری استفاده کرد.
متناوبا، درج‌های دقیقی نیز با استفاده از HDR با TALEN و یک پلاسمید الگوی اهداکننده همولوگ دو رشته‌ای به ژن‌های درون‌زا وارد شده‌اند. از درج‌های هدفمند می‌توان برای ایجاد همجوشی ژن درون‌زا به پروتئین‌های فلورسنت یا برچسب‌های اپی توپ برای تجسم بیان پروتئین، توزیع استفاده کرد.
برخلاف درمان‌هایی که علائم بیماری‌های ژنتیکی را درمان می‌کنند، هسته‌های هدفمند پتانسیل اصلاح یا مختل کردن محصولات ژنی یا توالی‌های مسئول ایجاد این اختلال را دارند. به عنوان مثال، مطالعات اخیر نشان داده است که HDR ناشی از ZFN می تواند برای تصحیح جهش های ژنتیکی مسئول کم خونی داسی شکل یا بیماری پارکینسون در سلول های بنیادی پرتوان القایی خاص بیمار که دارای از فیبروبلاست ها دوباره برنامه ریزی شده است.
این گزارش‌ها شواهد مهمی را برای استراتژی‌های پیوند اتولوگ ارائه می‌کنند که در آن سلول‌های مشتق شده از بیمار ممکن است در شرایط خارج از بدن اصلاح شوند و سپس دوباره به بیماران با احتمال کاهش احتمال عوارض ایمنی بازگردانده شوند. اگرچه این مطالعات با ZFN ها انجام شد، اما HDR القا شده با TALEN در سلول های بنیادی و سوماتیک پرتوان انسانی نیز به دست آمده است.
استراتژی بالقوه دیگر برای درمان، استفاده از اختلالات ناشی از نوکلئاز از طریق ترمیم با واسطه NHEJ برای از بین بردن فعالیت یک ژن است. این نوع رویکرد در حال حاضر به عنوان درمانی برای ایدز در حال آزمایش است که در آن از ZFN ها برای اختلال در بیان محصول ژن CCR5 مورد نیاز سویه های خاصی از HIV به عنوان یک گیرنده مشترک برای آلوده کردن سلول ها استفاده می شود.
توانایی هدف قرار دادن اساسا هر توالی DNA با TALEN ها بدون شک انگیزه کاوش در استراتژی های تصحیح ژن و اختلال ژن برای درمان طیف گسترده ای از بیماری های ژنتیکی و دیگر خواهد بود.
بسترهای نرم افزاری برای مهندسی TALEN
ساخت آرایه‌های تکرار مهندسی شده TALE کدکننده DNA می‌تواند به دلیل نیاز به مونتاژ چندین توالی تکرار تقریبا یکسان چالش‌برانگیز باشد. پلتفرم های مختلفی برای تسهیل مونتاژ پلاسمیدهایی که آرایه های تکرار TALE را کد می کنند، طراحی شده اند. این پلتفرم از نظر توان عملیاتی، تکنیک‌های شبیه‌سازی مولکولی مورد استفاده، تعداد پلاسمیدهای مورد نیاز و زمان لازم برای تهیه این DNAها متفاوت هستند.
معماری خاص یک TALEN عامل مهمی است که کاربران هنگام انتخاب روش مونتاژ باید در نظر بگیرند. معماری‌های مختلف TALEN تا به امروز مورد استفاده قرار گرفته‌اند و یکی از تفاوت‌های آنها، طول و ترکیب توالی توالی‌های مشتق‌شده از TALE آمینه و کربوکسی-ترمینال است که در کنار آرایه تکرار TALE قرار دارند. در اولین TALEN های توصیف شده، بخش های بزرگی از توالی TALE به طور طبیعی برای پیوستن به دامنه FokI به انتهای کربوکسی-ترمینال آرایه های تکراری TALE مهندسی شده استفاده شد.
سپس چارچوب TALEN با نشان دادن اینکه فعالیت های هسته ای می تواند تا حد زیادی انجام شود، اصلاح شد. با کوتاه کردن طول این توالی مشتق از TALE کربوکسی ترمینال افزایش یافته است. علاوه بر این، اگرچه مطالعات اولیه از دامنه‌های نوکلئاز FokI همودایمر نوع وحشی استفاده می‌کردند، گزارش‌های جدیدتر، حوزه‌های هترودیمری اجباری مختلفی را که در ابتدا با ZFNs توسعه یافته و استفاده می‌شد، به کار گرفته‌اند.
بنابراین، چون همه معماری‌ها یکسان نیستند، پیشنهاد می‌کنیم که کاربران هنگام انتخاب روش مونتاژ، سطوح فعالیت گزارش‌شده و ویژگی‌های بالقوه TALENهای ساخته‌شده در این چارچوب‌های مختلف را به دقت در نظر بگیرند.
دستورالعمل های آینده
اگرچه توسعه فناوری TALE مهندسی شده طی سه سال گذشته با سرعتی بسیار سریع پیشرفت نمود، اما اگر قرار است این پروتئین ها به طور معمول برای کاربردهای تحقیقاتی و درمانی استفاده شوند، سوالات مهم زیادی باقی مانده است.
اولا، اگرچه TALEN ها و ZFN ها می توانند رویدادهای HDR خاصی را القا کنند، جهش زایی رقابتی توسط NHEJ همچنان می تواند منجر به جهش ناخواسته آلل اصلی و در برخی موارد، آلل تغییر یافته با HDR شود. بنابراین، توسعه روش های قابل تعمیم که تعادل را از NHEJ و به سمت تعمیر با واسطه HDR منحرف می کند، مهم خواهد بود.
فناوری TALE مهندسی شده نوید تسهیل و افزایش دستکاری های ژنتیکی را در موجودات مختلف و انواع سلول ها می دهد. سادگی طراحی TALEN ها به همراه میزان موفقیت قوی آن ها قبلاً باعث پذیرش گسترده تر فناوری ویرایش ژنوم شده است. اگرچه بسیاری از سؤالات جالب و چالش برانگیز باقی مانده است، دسترسی و قدرت TALEN ها این فناوری را به موضوعی هیجان انگیز و مهم برای تحقیق و توسعه آینده تبدیل می کند.
همچنین بخوانید:
نویسنده: مریم آقازاده
