بریـدن و دوختن ژن‌ها با قیچـی زیست‌شناختی

به گزارش شفا آنلاین، همزمان کارشناسان و اخلاق‌دانان درباره امکان استفاده‌های نابه‌جا از این تکنیک جدید هشدار می‌دهند. ویراستن ژن‌های ارگانیسم‌های زنده، ازجمله انسان‌ها، امیدهای فراوانی را برای درمان بیماری‌ها ایجاد کرده است. اما این شیوه که همچنین می‌تواند برای خلق «نوزادان طراحی‌شده» (designer babies) به کار رود، منتقدان را برانگیخته است که خواستار ممنوعیت جهانی دست‌کاری ژنتیکی رویان‌های انسانی شوند.

       این تکنولوژی به دانشمندان امکان می‌دهد که ژن‌ها را با استفاده از «قیچی‌های زیست‌شناختی» ویرایش کنند (ببرند و بدوزند). این به‌اصطلاح قیچی‌ها تا حدودی مانند برنامه‌های پردازنده کلمات عمل می‌کنند که می‌تواند اشتباهات را بیابند و آنها را با کلمات درست جایگزین کنند.

       گرچه این تکنولوژی از قبل در دست بود، دانشمندان با دستکاری آنزیمی که DNA را می‌برد توانسته‌اند تکنیک ویرایش ژنوم را اختصاصی‌تر کنند و بهبودبخشی این تکنیک برای استفاده احتمالی آن در درمان بیماری‌های ژنتیکی ضروری است. این آنزیم که Cas9 نامیده می‌شود، جزء اساسی یک سیستم ویرایش مولکولی است که به پژوهشگران امکان می‌دهد توالی‌های معین DNA در ژنوم را تغییر دهند.

       این تکنولوژی که CRISPR-Cas9 نامیده می‌شود، بسیار سریع عمل می‌کند، ارزان است و کاربرد آن به راحتی صورت می‌گیرد. این خصوصیات باعث شده است از هم‌اکنون تغییراتی در چگونگی انجام پژوهش‌های ژنتیکی به وجود آید و ممکن است روزی راه را برای اصلاح جهش‌های ژنتیکی که باعث بیماری‌ها در انسان‌ها می‌شوند، هموار کند. این رویکرد هم پژوهشگران دانشگاهی و هم شرکت‌های داروسازی را به هیجان آورده است، زیرا راهی را برای بازنویسی DNA سلول‌های بیمار پیش پا می‌گذارد و این تکنولوژی به‌سرعت در آزمایشگاه‌ها در سراسر دنیا دارد به کار گرفته می‌شود.

       با اینکه سیستم CRISPR بسیار موثر و کاربرد آن نسبتا ساده است، یک کمبود عمده آن این است که می‌تواند محل‌های دیگری را هم که هدف قرار نگرفته بودند، ببرد و باعث ایجاد اثرات ‍ژنتیکی نامطلوب شود. ازجمله این اثرات نامطلوب سرطان است. پژوهشگران از قبل به دستکاری در اجزای CRISPR-Cas9 پرداخته بودند تا میزان خطاها را کاهش دهند.

آنان برای مثال مولکول‌های RNA را طوری دستکاری کردند که آنزیم Cas9 را به یک محل اختصاصی در ژنوم هدایت کند.

و این سیستم را طوری مهندسی کردند که پژوهشگران بتوانند آن را به سادگی خاموش کنند و به این ترتیب فرصت زیادی برای ایجاد تغییرات ناخواسته باقی نماند. اما فنگ ژانگ، زیست‌شناسی صناعی در انستیتوی برود در ام‌آی‌تی و هاروارد و همکارانش در انستیتوی پژوهش مغزی مک‌گاورن در ام‌آی‌تی تصمیم گرفتند که بر مهندسی خود Cas9 متمرکز شوند. آنان با تغییردادن آنزیم باعث شدند که این آنزیم با احتمال کمتری بر روی محل‌هایی عمل کند که با RNA هدایت‌کننده آنزیم و DNA هدف‌قرار گرفته، تطبیق ندارند. آنان چندین نسخه از Cas9 تولید کردند که میزان خطاهای ناشی از «به هدف نخوردن» را نسبت به آنزیم Cas9 تغییرنیافته دست‌کم 10 برابر کاهش داد.

       فنگ ژانگ و همکارانش می‌گویند این سیستم جدید و بهبودیافته را به فوریت در اختیار پژوهشگران در سراسر دنیا قرار خواهند داد. آنان یافته‌هایشان را در مقاله‌ای در ژورنال Science منتشر کردند. پیش از اینکه این تکنولوژی برای کاربردهای بالینی استفاده شود، بیماران و ناظران بهداشتی باید مطمئن شوند که آنزیم Cas9 باعث ایجاد آسیب‌های خطرناک در محل هدف‌قرارنگرفته در ژنوم نمی‌شود.

       دیوید لیو، زیست‌شناس شیمیایی در دانشگاه هاروارد که در این تحقیق شرکت نداشت، می‌گوید: «برای کاربردهای درمانی، همه ما می‌خواهیم با حداکثر احتیاط پیش برویم تا مطمئن باشیم که مکان‌های ناخواسته در ژنوم تغییر پیدا نکند.» لیو می‌گوید: «برای بسیاری کاربردهای پژوهشی شکل تغییرنیافته آنزیم Cas9 کافی خواهد بود، اما برای مقاصد درمانی پژوهشگران می‌خواهند میزان خطا را تا حدی پایین بیاورند که بالاتر از میزان طبیعی جهش در سلول‌های انسانی نباشد. به گفته لیو، کاهش 10 برابری در میزان خطاها که این آنزیم مهندسی‌شده باعث شده است، کاملا کافی نیست.» به نظر او برای استفاده‌های درمانی در انسان‌ها میزان خطا در سیستم ویرایش ژنی CRISPR-Cas9 باید چندین 10 برابر اختصاصی‌تر باشد. اما او می‌گوید، ترکیب شیوه‌های گوناگون برای بهبود اختصاصیت ممکن است دسترسی به این هدف را امکان‌پذیر کند.

 سیستم CRISPR در حوزه‌های گوناگونی به کار گرفته شده است، ازجمله اصلاح نژاد گیاهان و مهندسی پشه‌هایی که نمی‌توانند انگل مالاریا را منتقل کنند. اما در ماه آوریل هنگامی که گروهی از دانشمندان در چین جزئیات تجربه‌ای را که در آن DNA رویان‌های انسانی تغییر داده شده بود، منتشر کردند، نگرانی‌های اخلاقی عمده‌ای برانگیخته شد. با وجود این امکان نظری که از ویرایش ژنی بتوان برای جلوگیری از انتقال شمار زیادی از بیماری‌های ژنتیکی مرگبار به نسل‌های آینده استفاده کرد،‌ این اصلاح «‍سلول‌های زایا» پزشکی را به حوزه کاملا جدیدی وارد خواهد کرد.

        مخالفان نگران اثرات ناشناخته استفاده از این شیوه روی نسل‌های آینده و وسوسه والدین آینده برای تشدید ژنتیکی فرزندانشان با پرداخت پول هستند.Reuters