در دهه گذشته، سیستم ویرایش ژنوم CRISPR انقلابی در زیست شناسی مولکولی ایجاد کرده است و به دانشمندان این امکان را می دهد که ژن ها را در سلول های زنده برای تحقیقات یا کاربردهای پزشکی اصلاح کنند. محققان موسسه گلادستون اکنون یک سیستم اضافی را برای ویرایش کارآمدتر ژن با استفاده از مولکول هایی به نام رترون تنظیم کرده اند.
این گروه در مجله گزارش داد زیست شناسی شیمیایی طبیعیرا می توان برای کارایی بهینه کرد و برای ویرایش ژن ها در انواع مختلف سلول، از قارچ گرفته تا سلول های انسانی، استفاده کرد.
دکتر ست شیپمن، دستیار پژوهشی گلادستون، نویسنده ارشد مطالعه جدید، گفت: «این کار واقعاً رترون ها را به عنوان پلت فرمی که می تواند در موجودات مختلف مورد استفاده قرار گیرد، محکم می کند. ما می‌توانیم تغییرات دقیق ژن را آسان‌تر، سریع‌تر و کارآمدتر از روش‌های فعلی انجام دهیم.
یک شمارنده برای ویرایش ژن
بیشتر فناوری‌های مدرن ویرایش ژن مبتنی بر CRISPR شامل بریدن بخشی از DNA از ژنوم سلول و سپس معرفی ماده ژنتیکی جدید به نام «DNA الگو» برای جایگزینی آن است. همانطور که سلول مکان هایی را که یک ژن موجود در آن جدا شده است ترمیم می کند، DNA الگو یکپارچه می شود.
این الگوی DNA معمولاً در آزمایشگاه تولید می شود و سپس از خارج وارد سلول ها می شود. پروتئینی که ژنوم سلول را برش می دهد - به نام Cas9 - به طور جداگانه تحویل داده می شود. نه Cas9 و نه DNA الگو به هر سلول نفوذ نمی کنند و کارایی ویرایش ژن CRISPR را محدود می کنند.
با این حال، رترون ها به عنوان کارخانه های DNA عمل می کنند و کپی های فراوانی از DNA الگو را از سلول های داخلی تولید می کنند. علاوه بر این، رترون ها را می توان همراه با سایر اجزای CRISPR تحویل داد، به طوری که سلول ها تمام مواد مورد نیاز برای ویرایش ژن ها را به یکباره دریافت می کنند - کدهای ژنتیکی برای DNA الگو، Cas9 و مولکول هایی که به محققان کمک می کند تغییرات ایجاد شده را ردیابی کنند.
سانتیاگو لوپز، دانشجوی فارغ التحصیل در آزمایشگاه شیپمن و اولین نویسنده مقاله جدید، گفت: «این بدان معناست که ما فقط باید یک عنصر را در هر سلول معرفی کنیم. این روند را تا حد زیادی ساده می کند و دری را برای انواع جدیدی از آزمایش ها باز می کند.
مهندسی یکپارچهسازی با سیستمعامل
رتروین ها و CRISPR هر دو از باکتری ها مشتق شده اند. هر دو مکانیسم های دفاعی هستند که باکتری ها از آنها برای تغییر DNA در پاسخ به عفونت ها استفاده می کنند. پس از ظهور ویرایش ژنوم CRISPR، که در آن سیستم CRISPR برای هدف‌گیری انتخابی ژن‌ها در سایر انواع سلول‌ها انتخاب شد، برخی از محققان شروع به بررسی کردند که آیا می‌توان از رترون‌ها برای ارائه الگوهایی برای ویرایش دقیق ژن استفاده کرد. با این حال، نقش بخش های مختلف ساختار یکپارچهسازی با سیستمعامل در عملکرد آن - و نحوه تنظیم این بخش ها برای بهبود رترون ها - ناشناخته است.
شیپمن که همچنین استادیار مهندسی زیستی و علوم درمانی در UC سانفرانسیسکو (UCSF) است، می گوید: «سیستم یکپارچه سازی برای کمک به محافظت از باکتری ها تکامل یافته است. اما ما می‌خواستیم آن را از کاری که به طور معمول انجام می‌دهد به کاری که می‌خواهیم انجام دهد - تولید الگوهای ویرایش ژنی تغییر دهیم.
در یک مطالعه جدید، گروه شیپمن E. coli retrons را برای ایجاد صدها نوع جدید طراحی کردند. آنها هر گونه جدید را آزمایش کردند و یک سری تغییرات را یافتند که با هم منجر به افزایش 8 تا 10 برابری در مقدار DNA الگو شد که در نهایت توسط رترون در سلول های E. coli تولید می شد.
محققان سپس سیستم جدید مهندسی مجدد یکپارچهسازی را در قارچ Saccharomyces cerevisiae (مخمر نان) و در سلول‌های انسانی کشت‌شده آزمایش کردند و دریافتند که این سیستم بهینه‌سازی شده در همه موارد کار می‌کند. این اولین نمایش استفاده از رترون ها در سلول های انسانی و قابلیت حمل آن ها بین انواع سلول ها بود.
از آنجایی که تیم اکنون توانست دقیقاً میزان DNA الگوی تولید شده توسط رترون ها را مشخص کند، آنها همچنین توانستند نشان دهند که وقتی رترون ها سطوح بالایی از DNA الگو را تولید می کنند، کارایی ویرایش ژن را افزایش می دهد.
شیپمن می گوید: «مطالعه ما برای اولین بار نشان می دهد که هر چه DNA الگوی بیشتری تولید کنیم، ژنوم بهتر قابل ویرایش است. ویرایش بهتر و دقیق‌تر در نهایت به معنای داروهای ژنومی کارآمدتر و ایمن‌تر و تحقیقات پایه پیشرفته‌تر است.
گرفتن ابزار از باکتری
شیپمن می گوید که رترون ها بلافاصله به عنوان یک ابزار تحقیقاتی برای ویرایش ژن ها در انواع سلول های مختلف در آزمایشگاه مفید هستند. اگرچه این پلت فرم هنوز برای استفاده انسان آماده نیست، اما این پتانسیل را نیز دارد که به ویرایش ژن ها برای اهداف درمانی کمک کند - به عنوان مثال، با اصلاح جهش های ژنی که باعث بیماری می شوند.
از آنجایی که باکتری‌های مختلف حاوی رترون‌های متفاوتی هستند، گروه او همچنین قصد دارد بررسی کند که آیا دیگر گونه‌های رترون از E. coli رترون سود می‌برند، که در این مطالعه آنها را بهینه می‌کنند.
شیپمن می‌گوید: «ما یک رویکرد مشترک برای حفر قطعاتی که در باکتری‌ها پیدا می‌کنیم و برای استفاده خودمان رام می‌کنیم، اتخاذ می‌کنیم. این قبلاً برای توسعه ابزارهای جدید بسیار مثمر ثمر بوده است، اما من فکر می‌کنم که ما تازه شروع به بهره‌گیری از مزایای استفاده از این ابزارها در بیوتکنولوژی کرده‌ایم.»
نقل قول: محققان در روش جدیدی برای ویرایش ژن‌ها در سلول‌های انسانی (2022، 5 ژانویه)، پیشگام شدند، که در 5 ژانویه 2022 از https://phys.org/news/2022-01-method-genes-human -cells.html بازیابی شده است.
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- Rules Not To Follow About Movie
- متحده شروع به بازگشایی پایان coronavirus مستندات: کالیفرنیا به یک گام کوچک در روز جمعه
- در خرید اینترنتی دستگاه تصفیه آب به چه نکاتی توجه کنیم
- مراقب باشید از اخراج کردن تام بردی
- چگونه چیزی اسباب بازی خود را بدست آوریم
- MLB سرزمین میلیارد دلار مقابله با Turner Sports برای پخش برگشتی
- Kyrie Irving فشار برای بازیکنان به جست و خیز NBA بازگشت در اصلاحات اجتماعی پایه
- حفاظت از مناظر ذخیره کربن در معرض خطر را در اولویت قرار دهید
- یک رژیم غذایی متعادل می تواند اثرات منفی آفات بر زنبورها را کاهش دهد
- فرانسه بیش از 600000 طیور را در شیوع جدید آنفولانزای پرندگان کشته است