تا به امروز، آنزیم‌های CRISPR برای ویرایش ژنوم یک نوع سلول در یک زمان استفاده می‌شوند: به عنوان مثال، ژن‌ها را به یک نوع سلول خاص در بافت یا اندام اضافه می‌کنند، یا به نوعی از میکروب‌های در حال رشد در لوله‌ها. .
تیم دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، که تقریباً 10 سال پیش فناوری ویرایش ژنوم CRISPR-Cas9 را اختراع کرد، راهی برای افزودن یا اصلاح ژن‌ها در جامعه‌ای از گونه‌های مختلف به طور همزمان پیدا کرده است و دری را به روی چیزی که می‌توان نامیده می‌شود باز کرد. "جامعه." . ویرایش."
اگرچه این فناوری هنوز به طور انحصاری در آزمایشگاه استفاده می شود، اما می توان از آن هم برای ویرایش و هم برای ردیابی میکروب های ویرایش شده در یک جامعه طبیعی استفاده کرد، مانند روده یا ریشه یک گیاه، جایی که صدها یا هزاران میکروب مختلف وجود دارد. چنین پیگیری‌هایی ضروری است زیرا دانشمندان در مورد اصلاح ژنتیکی جمعیت‌های میکروبی صحبت می‌کنند: مثلاً قرار دادن ژن در میکروب‌های روده برای حل مشکلات گوارشی یا تغییر محیط میکروبی محصولات برای مقاوم‌تر کردن آنها در برابر آفات.
بدون راهی برای ردیابی درج ژن - در این مورد با استفاده از بارکد - چنین ژن‌های درج شده می‌توانند در هر جایی وجود داشته باشند، زیرا میکروب‌ها به طور معمول ژن‌ها را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند.
بنجامین روبین، محقق فوق دکترا در دانشگاه کالیفرنیا برکلی، می گوید: «تجزیه و تغییر DNA به میکروارگانیسم های جدا شده برای درک آنچه که DNA انجام می دهد ضروری است. این کار به اعمال این رویکرد اساسی در جوامع میکروبی کمک می‌کند، جوامعی که نمایانگر نحوه زندگی و عملکرد این میکروب‌ها در طبیعت هستند.
اگرچه توانایی ویرایش بسیاری از گونه های سلولی یا میکروبی به طور همزمان می تواند در سیستم های فعلی در مقیاس صنعتی مفید باشد - به عنوان مثال، بیوراکتورها برای کشت سلول های حجیم، کاربرد فوری تر می تواند به عنوان ابزاری برای درک ساختار جوامع پیچیده از باکتری ها استفاده شود. باستان‌ها و قارچ‌ها و جریان ژن در این جمعیت‌های متنوع.
Brady Kress، یکی از همکاران فوق دکترا، گفت: «در نهایت، ممکن است بتوانیم ژن‌هایی را که باعث بیماری در باکتری‌های روده شما می‌شوند حذف کنیم یا گیاهان را با طراحی شرکای میکروبی آنها کارآمدتر کنیم.» "اما احتمالاً قبل از انجام این کار، این رویکرد به ما درک بهتری از نحوه عملکرد میکروب ها در یک جامعه می دهد."
روبین و کرس - هر دو در آزمایشگاه جنیفر دادنا مخترع CRISPR-Cas9 - و اسپنسر دایموند، دانشمند پروژه در موسسه ژنومیکس نوآورانه (IGI)، مقاله‌ای را با هم نوشتند که این تکنیک را توصیف می‌کند، که امروز (6 دسامبر) پدیدار شد. . ) در دفتر خاطرات میکروبیولوژی طبیعی.
از شمارش تا ویرایش
الماس در آزمایشگاه جیل بانفیلد، میکروبیولوژیست ژئومیکروبیولوژیست که پیشگام توالی یابی جامعه یا متاژنومیکس بود، کار می کند: توالی یابی تمام DNA در یک جامعه پیچیده از میکروب ها و مونتاژ آن DNA در ژنوم کامل همه این موجودات، که برخی از آنها احتمالاً قبلاً هرگز دیده نشده اند. رشد بسیاری از آنها در ظرف آزمایشگاهی غیرممکن است.
توالی یابی متاژنومیک در 15 سال گذشته پیشرفت زیادی کرده است. در سال 2019، دایموند 10000 ژنوم فردی از نزدیک به 800 گونه میکروب را از نمونه‌های خاک جمع‌آوری‌شده از یک مرتع مرتعی در کالیفرنیای شمالی جمع‌آوری کرد.
اما او این را با یک سرشماری جمعیت مقایسه می‌کند: اطلاعات بی‌نظیری در مورد اینکه کدام میکروب‌ها به چه نسبت و چه کارکردهایی می‌توانند در جامعه انجام دهند، ارائه می‌کند. و به شما امکان می دهد تا تعاملات پیچیده بین ارگانیسم ها و اینکه چگونه آنها می توانند برای دستیابی به مزایای مهم اکوسیستم، مانند تثبیت نیتروژن با یکدیگر کار کنند، نتیجه گیری کنید. اما این مشاهدات فقط فرضیه هستند; دایموند گفت که روش‌های جدیدی برای آزمایش این ویژگی‌ها و تعاملات در سطح جامعه مورد نیاز است.
"این ایده در مورد انتقال متابولیک وجود دارد - اینکه هیچ میکروبی به تنهایی طیف وسیعی از عملکردهای متابولیک را انجام نمی دهد، اما در بیشتر موارد هر ارگانیسم منفرد یک مرحله از فرآیند را انجام می دهد و باید مقداری از انتقال متابولیت ها بین موجودات وجود داشته باشد." او گفت: "این فرضیه است، اما ما واقعاً چگونه آن را ثابت کنیم؟ چگونه به نقطه ای برسیم که دیگر فقط پرندگان را تماشا نکنیم، در واقع می توانیم دستکاری هایی انجام دهیم و ببینیم چه اتفاقی می افتد؟ این پیدایش بود. از ویرایش جامعه." "
این تیم تحقیقاتی توسط بانفیلد، استاد علوم زمینی و سیاره‌ای در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و علوم محیطی، سیاست و مدیریت، و جنیفر دودنا، استاد زیست‌شناسی و شیمی مولکولی و سلولی در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی رهبری می‌شد. موسسه پزشکی هوارد هیوز در جایزه نوبل شیمی 2020 برای اختراع ویرایش ژنوم CRISPR-Cas9.
این تیم ابتدا رویکردی را برای تعیین اینکه کدام میکروب ها در یک جامعه واقعاً مستعد ویرایش ژن هستند، توسعه دادند. تکنیک غربالگری توسعه یافته توسط روبین و دایموند، به نام ET-seq (توالی یابی تحولات محیطی)، از یک ترانسپوزون یا یک ژن پرش به عنوان کاوشگر استفاده می کند که به راحتی به طور تصادفی در بسیاری از ژنوم های میکروبی وارد می شود. با تعیین توالی DNA جامعه قبل و بعد از معرفی ترانسپوزون، آنها توانستند تعیین کنند که کدام نوع از میکروب ها قادر به گنجاندن ژن ترانسپوزون هستند. این رویکرد مبتنی بر تکنیک‌هایی است که توسط یکی از نویسندگان آدام دویچ باوئر در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی توسعه یافته است. در آزمایشی که شامل جامعه ای متشکل از 9 میکروب مختلف بود، آن ها با موفقیت با استفاده از روش های تبدیل متفاوت، ترانسپوزون مشابهی را در پنج تای آن ها قرار دادند.
سپس کرس یک سیستم تحویل هدفمند به نام CRISPR Cas Transposase (DART) کنترل شده با RNA ویرایشگر DNA را توسعه داد که از آنزیم CRISPR-Cas مشابه CRISPR-Cas9 برای وارد کردن یک توالی DNA خاص و قرار دادن یک نوار ترانسپوزون کد شده استفاده می کند. .
برای آزمایش تکنیک DART با یک جامعه میکروبی واقعی تر، محققان نمونه مدفوع یک نوزاد را برداشتند و آن را برای ایجاد یک جامعه پایدار متشکل از 14 گونه مختلف میکروارگانیسم کشت دادند. آنها توانستند گونه های فردی E. coli را در این جامعه ویرایش کنند و ژن هایی را که با این بیماری مرتبط هستند را هدف قرار دهند.
محققان امیدوارند از این تکنیک برای درک جوامع مصنوعی و ساده، مانند یک گیاه و میکروبیوم مرتبط با آن، در یک جعبه بسته استفاده کنند. آنها سپس می‌توانند ژن‌های جامعه را در این سیستم بسته دستکاری کنند و با یک بارکد تأثیر آن را روی میکروب‌های خود دنبال کنند. این آزمایش‌ها یکی از جنبه‌های یک برنامه 10 ساله است که توسط وزارت نیرو به نام m-CAFEs برای تجزیه و تحلیل جامعه میکروبی و ارزیابی عملکردی در خاک تأمین می‌شود، که به دنبال درک واکنش میکروبیوم علف معمولی به تغییرات خارجی است. Banfield، Doudna و Deutschbauer بخشی از پروژه m-CAFEs هستند.
سایر نویسندگان مشترک عبارتند از: الکساندر کریتز-کریستوف، یو کلر لو، آدایر بورخس، هاریدا شیورام، کریستین هی، مایکل سو، زی ژو، سارا اسمیت، ریچل روینسکی، دیلن اسماک، کیمبرلی تانگ، نترواتی کریشناپا و دانشگاه روهانلی ساچدنی. ترنتون اونز از آزمایشگاه برکلی؛ و رودولف بارانگو از دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی.
نقل قول: CRISPR The Microbiome Study نزدیک است (2021، 6 دسامبر)، در 7 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-crispring-microbiome-corner.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
- کلمات کلیدی: تهمت, تماس خارج 'به اصطلاح غنی از بچه ها صحبت منفی در مورد بازار سهام مدعی هستند 'شرط بندی بزرگ در برابر آن' به عنوان داو می افتد 500 امتیاز
- چیزی که شما نمودید توجه کنید در مورد اسباب بازی بسیار موثر است - اما بسیار ساده
- کالج, ویزای دانشجویی: مغلوب ساختن پیشی جستن admin میله جدید دانشجویان خارجی در نظر گرفتن کلاس های آنلاین ما در
- Lisa Murkowski, Susan Collins oppose vote on Ruth Bader Ginsburg replacement before election
- آتی محرک: روغن های آتی بالاتر یکشنبه شب پس از اوپک+ گسترش خروجی کاهش ژوئیه
- کسب و کار در عصر COVID-19: Netflix کشیده showstopper بر در اوایل بیماری همه گیر خواهد شد اما عاقبت سزاوار قیمت ؟
- وینس مک ماهون سه دلیل برای شلیک XFL را Oliver شانس
- اسباب بازی مهم است برای شما. Learn این جستجوی} چرا
- در تلاش برای بازگرداندن اعتماد به نفس United Airlines پرده coronavirus راهنمای ایمنی پس از واکنش شدید برای پرواز یک بسته بندی پرواز
- بیشتر در ساختن زندگی تخفیف اسباب بازی