فناوری کریسپر؛ ابزاری برای درمان طیف وسیعی از بیماری‌ها با مؤلفه ژنتیکی

دکتر مهدی توتونچی، عضو هیئت علمی و پژوهشگر دپارتمان ژنتیک پژوهشگاه رویان جهاد دانشگاهی در آستانه 20 اکتبر، روز جهانی کریسپر (World CRISPR Day) ضمن تشریح عملکرد فناوری کریسپر گفت: ویرایش ژنوم که ویرایش ژن نیز نامیده می‌شود، نوعی فناوری است که به دانشمندان توانایی تغییر دی‌ان‌ای (DNA) موجودات را می‌دهد. این فناوری اجازه می‌دهد تا مواد ژنتیکی در مکان‌های خاصی از ژنوم اضافه، حذف یا تغییر کنند. چندین روش برای ویرایش ژنوم توسعه یافته است و سیستم اخیر CRISPR-Cas9 نامیده می‌شود. این سیستم نوعی تکنولوژی جدید ویرایش ژنتیکی است که می‌تواند به پیشرفت ژن درمانی کمک‌های زیادی کند. تاکنون روش‌های زیادی برای ژن‌درمانی کاندید شده‌اند که از آن جمله می‌توان به تکنیک «انتقال ژن» اشاره کرد؛ به این صورت که یک ویروس بی‌گزند، نسخه‌ سالمی از یک ژن را به سلول انتقال می‌دهد تا جای یک ژن معیوب عامل بیماری را بگیرد؛ اما در روش کریسپر، دانشمندان می‌توانند مستقیماً ژن معیوب را اصلاح کنند. آنها دی‌ان‌ای معیوب را جدا کرده و به جای آن یک دی‌ان‌ای سالم قرار می‌دهند.

عضو هیئت علمی و پژوهشگر دپارتمان ژنتیک پژوهشگاه رویان در تشریح عملکرد سیستم CRISPR-Cas9 افزود: این سیستم یک فناوری منحصر به فرد است که متخصصان ژنتیک و محققان پزشکی را قادر می‌سازد تا قسمت‌هایی از ژنوم را ویرایش کنند و این کار با حذف، افزودن یا تغییر بخش‌هایی از توالی دی‌ان‌ای صورت می‌گیرد. این روش در حال حاضر ساده‌ترین، پرکاربردترین و دقیق‌ترین روش دستکاری ژنتیکی است و بنابراین، باعث سر و صدا زیادی در دنیای علم زیست شناسی و پزشکی شده است.

دکتر توتونچی خاطر نشان کرد: سیستم CRISPR-Cas9 از دو مولکول کلیدی Cas9 و gRNA تشکیل شده است که تغییر مورد نظر را در توالی دی‌ان‌ای ایجاد می‌کنند. آنزیم Cas9 به عنوان یک "قیچی مولکولی" عمل میکند که می تواند دو رشته دی‌ان‌ای را در یک مکان خاص در ژنوم برش دهد، به طوری که تکه‌های دی‌ان‌ای را می‌توان اضافه یا حذف کرد. gRNA نیز یک قطعه آران‌ای (RNA) به نام آران‌ای راهنما است که شامل یک قطعه کوچک از توالی آران‌ای از پیش طراحی‌شده (حدود 20 باز) است که در یک داربست آران‌ای طولانی‌تر قرار دارد. قسمت داربست به دی‌ان‌ای متصل می‌شود و توالی از پیش طراحی‌شده، Cas9 را به قسمت مورد نظر در ژنوم هدایت می‌کند. این امر باعث می‌شود که آنزیم Cas9 در نقطه مناسب ژنوم برش ایجاد کند. در این مرحله سلول تشخیص می‌دهد که دی‌ان‌ای آسیب دیده است و سعی می‌کند آن را ترمیم کند. دانشمندان با استفاده از ویژگی دستگاه تعمیر دی‌ان‌ای تغییرات مورد نظر خود را با طراحی‌های مولکولی ویژه اعمال می‌کنند.  

تولید مدل‌های بیماری در موجودات زنده با سیستم  CRISPR-Cas9

عضو هیئت علمی دپارتمان ژنتیک پژوهشگاه رویان در تشریح کاربردهای سیستم CRISPR-Cas9 گفت: مهندسی ژنوم یک ابزار قدرتمند برای طیف وسیعی از کاربردها در تحقیقات زیست پزشکی است. سیستم CRISPR-Cas9 زمینه ویرایش ژنوم را متحول کرده است، بنابراین ویرایش ژنوم کارآمد را از طریق ایجاد شکستگی‌های دو رشته‌ایِ هدفمند تقریباً در هر ارگانیسم و ​​نوع سلولی تسهیل می‌کند. همچنین این سیستم برای اهداف دیگر، از جمله تنظیم بیان ژن درون‌زا، ویرایش اپی‌ژنوم، ویرایش آران‌ای تک رشته‌ای و غربالگری ژن با توان بالا با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است.

دکتر توتونچی تأکید کرد: با استفاده از سیستم CRISPR-Cas9 تولید مدل‌های بیماری در موجودات زنده برای مطالعه‌های پیش‌بالینی امکان‌پذیر شده است. این سیستم بیشتر در ویرایش ژنوم سلول‌های سوماتیک (غیرزایشی) مورد استفاده قرار می­گیرد، اما علاقه زیادی در مورد پتانسیل این سیستم در ویرایش سلول‌های زایشی (تولیدمثل) وجود دارد. از آنجا که هرگونه تغییری که در سلول‌های زایشی ایجاد می شود، از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شود، پیامدهای اخلاقی مهمی را باید همواره در نظر گرفت. در حال حاضر انجام ویرایش ژنوم در سلول‌های زایشی در اکثر کشورها غیرقانونی است. در مقابل، استفاده از سیستم CRISPR-Cas9 و سایر فناوری‌های ویرایش ژنوم در سلول‌های سوماتیک بحث برانگیز نیست.

وی خاطرنشان کرد: سیستم CRISPR-Cas9 دارای پتانسیل زیادی به عنوان ابزاری برای درمان طیف وسیعی از بیماری‌های دارای مؤلفه ژنتیکی از جمله سرطان، هپاتیت B یا حتی کلسترول بالا است؛ همچنین می‌توان از این سیستم در درمان بیماری‌های عفونی، دیابت و اچ‌آی‌وی بهره برد.

عضو هیئت علمی دپارتمان ژنتیک پژوهشگاه رویان درخصوص آینده سیستم CRISPR-Cas9 گفت: این سیستم می‌تواند برای آزمایش درمان‌های جدید و کشف عملکرد آنها در سطح مولکولی مورد استفاده قرار گیرد. محققان درحال حاضر با ویرایش ژن‌های خاص با استفاده از CRISPR-Cas9 در شرایط آزمایشگاهی، بیماری سرطان را به طور مؤثرتری مدل‌سازی می‌کنند و زیست‌توده‌ای در مقیاس بزرگ ارائه می‌دهند که به موجب آن می‌توان مطالعه‌های عملکردی و دارویی را انجام داد.

دکتر توتونچی تصریح کرد: به احتمال زیاد سال‌ها طول می‌کشد تا سیستم CRISPR-Cas9 به طور معمول در انسان مورد استفاده قرار گیرد. تحقیقات زیادی هم اکنون بر استفاده از آن در مدل­‌های حیوانی یا سلول‌­های جدا شده از انسان متمرکز هستند، با این هدف که در نهایت از این فناوری برای درمان معمول بیماری‌ها در انسان استفاده شود.

به گزارش ایسنا، عضو هیئت علمی دپارتمان ژنتیک پژوهشگاه رویان درپایان تأکید کرد: فناوری کریسپر به دلیل دقت بالا و هزینه‌های نسبتاً پایین تولید، می‌تواند همه چیز را در مورد ژن‌ها، از درمان بیماری‌هایی مانند رفع اختلالات ژنتیکی، کم خونی داسی‌شکل یا هموفیلی گرفته تا بهبود کشاورزی تغییر دهد؛ پس می‌تواند دنیایی متفاوت‌تری را رقم بزند.