یک تکنیک ویرایش ژن مبتنی بر CRISPR به نام ویرایش اول دوقلو می‌تواند رویکردی جدید و ایمن‌تر برای ژن درمانی باشد.
محققان در موسسه Broad MIT در هاروارد نسخه جدیدی از ویرایش اولیه را توسعه داده‌اند که می‌تواند توالی‌های DNA در اندازه‌ی ژن را نصب یا تعویض کند. ویرایش اولیه برای اولین بار در سال 2019 توسعه یافت، روشی دقیق برای ایجاد تنوع وسیعی از ویرایش‌های ژن در سلول‌های انسانی، از جمله جایگزین‌های کوچک، درج‌ها و حذف‌ها میباشد
در مطالعه‌ای که در 9 دسامبر(18آذر) 2021 در Nature Biotechnology منتشر شد، تیم ویرایش اولیه دوقلو twinPE را توصیف می‌کند، تکنیکی که دو ویرایش اولیه مجاور را برای معرفی توالی‌های بزرگ‌تر DNA در مکان‌های خاص در ژنوم با تعداد کمی محصولات جانبی ناخواسته انجام می‌دهد. با توسعه بیشتر، این فناوری به طور بالقوه می تواند به عنوان شکل جدیدی از ژن درمانی برای وارد کردن ژن های درمانی به روشی ایمن و بسیار هدفمند برای جایگزینی ژن های جهش یافته یا گم شده مورد استفاده قرار گیرد.
محققان پتانسیل درمانی twinPE را با ویرایش در سلول‌های انسانی، ژن مرتبط با سندرم هانتر، یک اختلال ژنتیکی نادر، نشان دادند. این بیماری در اثر وارونگی یک کشش طولانی 40000 جفت باز از DNA ایجاد می شود. این تیم از twinPE برای معرفی یک وارونگی با طول مشابه در همان محل در ژنوم استفاده کرد و نشان داد که چگونه می‌توان از این روش برای اصلاح جهش ایجادکننده بیماری استفاده کرد. این تیم همچنین از پلی اتیلن دوقلو برای وارد کردن دقیق محموله DNA با اندازه ژن از هزاران جفت باز در مکان‌های درمانی مرتبط در ژنوم استفاده کردند.
این رویکرد به محدودیت سیستم ویرایش اصلی اصلی می‌پردازد، که می‌تواند تنها چند ده جفت پایه را ویرایش کند. با این حال، مطالعه یا درمان برخی از بیماری‌های ژنتیکی ممکن است نیاز به ویرایش‌های بزرگ‌تری داشته باشد. مانند روش اصلی ویرایش اولیه، twinPE نیز مارپیچ دوگانه DNA را با برش همزمان هر دو رشته در یک مکان به طور کامل قطع نمی‌کند، که می‌تواند نتایج ویرایش ضعیف و ناهنجاری‌های کروموزومی مضر را ایجاد کند.
دیوید لیو، نویسنده ارشد این مطالعه، پروفسور ریچارد مرکین و پروفسور ریچارد مرکین می گوید: «قرار دادن یک ژن سالم در یک بیمار در محلی که ما انتخاب می کنیم بدون ایجاد شکستگی های دو رشته ای و مخلوطی از محصولات جانبی، یکی از چالش های دیرینه در ویرایش ژن بوده است. مدیر مؤسسه فناوری‌های تحول‌آفرین مرکین در مراقبت‌های بهداشتی در مؤسسه براد، استاد دانشگاه هاروارد، و محقق مؤسسه پزشکی هاوارد هیوز.
TwinPE می‌تواند روشی بالقوه ایمن‌تر و دقیق‌تر برای وارد کردن کل ژن‌های موردعلاقه درمانی در موقعیت‌هایی باشد که ما مشخص می‌کنیم، مانند محل ژن بومی در افراد سالم یا مکان‌های «بندر امن» که تصور می‌شود خطر عوارض جانبی را به حداقل می‌رساند.
ویرایش در پرایم تایم
ویرایش اولیه که توسط آزمایشگاه لیو توسعه داده شده است، جایگزینی، درج و حذف DNA را قادر می‌سازد و وعده اصلاح اکثر تغییرات ژنتیکی شناخته‌شده بیماری‌زا را می‌دهد. پیشرفت‌های اخیر در فناوری ویرایش اولیه، کارایی آن را افزایش داده و آن را به کاربردهای درمانی نزدیک‌تر کرده است. اما ویرایش توالی‌های طولانی‌تر از 100 جفت پایه ناکارآمد باقی مانده است.
ویرایش اول دوگانه این شکاف را پر می کند. این سیستم از یک پروتئین ویرایشگر اصلی و دو RNA راهنمای ویرایش اولیه استفاده می کند که ماشین ویرایش را هدایت می کند و ویرایش ها را کدگذاری می کند. هر یک از دو RNA راهنما، پروتئین ویرایش‌کننده را هدایت می‌کنند تا یک برش تک رشته‌ای در DNA در مکان‌های هدف‌گذاری شده مختلف در ژنوم ایجاد کند، و از نوعی شکستن دو رشته‌ای که محصولات جانبی ناخواسته را در روش‌های دیگر ایجاد می‌کند، جلوگیری می‌کند. سپس این سیستم دو رشته DNA مکمل جدید را که حاوی توالی مورد نظر در بین دو شیار هستند، سنتز می‌کند. با استفاده از این رویکرد، تیم قادر به وارد کردن، جایگزینی، یا حذف دنباله هایی با طول حدود 800 جفت پایه بودند.
برای ویرایش توالی‌های بزرگ‌تر، محققان از سیستم ویرایش اولیه دوقلو خود برای نصب «محل فرود» در ژنوم برای آنزیم‌هایی به نام recombinases خاص مکان استفاده کردند که ادغام DNA در مکان‌های خاص در ژنوم را کاتالیز می‌کنند. این تیم سپس سلول ها را با یک آنزیم رکامبیناز درمان کردند و تکه های بلند DNA را که می خواستند وارد ژنوم کنند، معرفی کردند. ترکیب آنزیم‌های twinPE و recombinase به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا توالی‌هایی به طول هزاران جفت باز - به طول کل ژن‌ها را ویرایش کنند.
لیو و تیمش اکنون در حال آزمایش نوترکیب‌های مختلفی هستند که ممکن است twinPE را کارآمدتر کند. آنها همچنین توانایی twinPE را برای نصب توالی های ژنتیکی طولانی تر ارزیابی می کنند.
لیو گفت: «آرزوی دیرینه بسیاری از آزمایشگاه‌ها از جمله آزمایشگاه ما این بوده است که بتوانیم ژن‌درمانی را به روشی که دانشمندان در چندین سال گذشته ویرایش ژن را پیشرفته کرده‌اند، پیش ببرند». این مطالعه، همراه با تلاش‌های دیگر دانشمندان، می‌تواند سرآغاز نسل جدیدی از استراتژی‌های ژن درمانی باشد، همانطور که هسته‌های CRISPR، ویراستاران پایه و ویراستاران اصلی آغازگر نسل جدیدی از فن‌آوری‌های ویرایش ژن هستند.
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید