پیشرفتی در ویرایش ژنوم: NICER بهتر از CRISPR/Cas9 عمل میکند

NICER، روشی جدید در ویرایش ژن که توسط محققان ژاپنی توسعه یافته است، با کاهش قابل توجه جهش‌های ناخواسته DNA و بهبود درمان بیماری‌های ژنتیکی، جایگزین مطمئن‌تری برای CRISPR/Cas9 ارائه می‌کند.

محققان در دانشگاه اوزاکا یک تکنیک جدید برای اصلاح ژن به نام NICER را معرفی کردند که به طور قابل توجهی جهش‌های خارج از هدف را در DNA کاهش می‌دهد.

تکنیک ویرایش ژن CRISPR/Cas9 به محققان کمک می‌کند تا تغییرات دقیقی در DNA ارگانیسم ایجاد کنند و جهش‌هایی که باعث بیماری ژنتیکی می‌شوند را اصلاح کنند.

با این حال، روش CRISPR/Cas9 همچنین می‌تواند منجر به جهش‌های ناخواسته در DNA شود که ممکن است اثرات منفی داشته باشند. اخیراً، محققان ژاپنی تکنیک جدیدی برای ویرایش ژن ابداع کرده‌اند که به اندازه CRISPR/Cas9 مؤثر است و در عین حال این جهش‌های ناخواسته را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

جهش‌های خارج از هدف ناشی از روش‌های مرسوم ویرایش ژنوم. با توجه به ماهیت جهش زایی، حتی اگر جهش ژن با موفقیت اصلاح شود، خطر جهش‌های خارج از هدف در مناطق متمایز از هدف اصلی CRISPR/Cas9 افزایش می‌یابد.

روش NICER

در مطالعه جدیدی که در مجله Nature Communications منتشر شد، محققان در دانشگاه اوزاکا تکنیک جدیدی به نام NICER را معرفی کردند که بر اساس ایجاد برش‌های کوچک متعدد در تک رشته‌های DNA توسط آنزیمی به نام نیکاز ویرایش انجام می‌دهد.

در ویرایش CRISPR/Cas9 از قطعات کوچکی به نام RNA راهنما((guide RNA و آنزیمی به نام Cas9 استفاده می‌شود. RNA راهنما بخش خاصی از DNA را هدف قرار می دهد و آنزیم Cas9 باعث ایجاد شکست در ساختار DNA دو رشته‌ای در این مکان می‌شود که این شکست دو رشته‌ای، کلیدی برای شروع تغییرات در DNA است.

با این حال، ترمیم شکستگی‌های دو رشته‌ای می‌تواند منجر به جهش‌های ناخواسته DNA و همچنین ادغام DNA اگزوژن با ژنوم انسان شود که نگرانی‌های ایمنی را برای کاربردهای بالینی CRISPR/Cas9 ایجاد می‌کند. برای به حداقل رساندن این جهش‌های ناخواسته، تیم تحقیقاتی تحت رهبری دانشگاه اوزاکا، استفاده از نیکاز Cas9 را بررسی کردند که باعث ایجاد شکستگی‌ در تک رشته‌ یا شکاف‌هایی در DNA می‌شود که معمولاً بدون ایجاد جهش ترمیم می‌شوند.

مزایا و کاربردهای NICER

Akiko Tomita، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: «هر کروموزوم در ژنوم یک نسخه «همسان» دارد. با استفاده از تکنیک NICER، جهش‌های هتروزیگوت – که در آن یک جهش در یک کروموزوم ظاهر می‌شود اما کپی همولوگ آن نیست – با استفاده از کروموزوم همولوگ جهش‌یافته به عنوان یک الگو، ترمیم می‌شوند.

تیم تحقیقاتی برای آزمایش‌های اولیه خود از سلولهای لنفوبلاست انسانی با یک جهش هتروزیگوت شناخته شده در ژنی به نام TK1 استفاده کردند. هنگامی که این سلولها با نیکاز تیمار شدند تا یک برش در ناحیه TK1 ایجاد شود، فعالیت TK1 با سرعت پایین بازیابی شد. با این حال، زمانی که نیکاز باعث ایجاد شکافهای متعدد در این ناحیه در هر دو کروموزوم همولوگ شد، کارایی اصلاح ژن تقریباً هفده برابر نسبت به مکانیسم ترمیم سلولی افزایش یافت.

شکل شماتیک روش NICER. یک نیک در نزدیکی جهش ایجاد می‌شود (و منحصر به آلل جهش یافته است). صرفاً ایجاد نیک نزدیک به جهش، باعث ایجاد نوترکیبی همولوگ بین کروموزومهای همولوگ می‌شود اما با سرعت بسیار پایین. با این حال، هنگامی که یک یا دو حفره اضافی برای هر دو آلل ایجاد می‌شود، کارایی اصلاح ژن از طریق نوترکیبی همولوگ interhomolog ، افزایش قابل توجهی دارد.

Shinichiro Nakada، نویسنده ارشد این مقاله می‌گوید: «تحلیل‌های بیشتر ژنومی نشان داد که تکنیک NICER به ندرت جهش‌های خارج از هدف ایجاد می‌کند. ما همچنین خوشحالیم که متوجه شدیم NICER قادر به بازیابی ژنهای ایجاد کننده بیماری در سلولهای ناشی از بیماری‌های ژنتیکی شامل جهش‌های ترکیبی هتروزیگوت است.

از آنجایی که روش NICER شامل شکستن دو رشته DNA یا استفاده از DNA اگزوژن نمی‌شود، به نظر می‌رسد این تکنیک جایگزین ایمن برای روش‌های مرسوم CRISPR/Cas9 باشد. NICER ممکن است یک رویکرد جدید برای درمان بیماری‌های ژنتیکی ناشی از جهش‌های هتروزیگوت باشد.

همچنین بخوانید:

منبع

مترجم: معصومه قریبی ششده

از این مطلب چقدر راضی بودید؟

روی ستاره کلیک کنید تا نظرتون ثبت بشه