دستیابی MIT به دقیق ترین روش ویرایش ژن در جهان با کاهش ۶۰ برابری خطا
- شناسه خبر: 35160
- تاریخ و زمان ارسال: ۱۵ مهر ۱۴۰۴ ساعت ۰۵:۵۹
- نویسنده: میترا راضی
در تازهترین دستاورد ژنتیک، پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق شدهاند میزان خطای یکی از دقیقترین روشهای ویرایش ژن را به شکل چشمگیری کاهش دهند. این فناوری که با نام «ویرایش اولیه» یا Prime Editing شناخته میشود، اکنون میتواند با دقتی تا شصت برابر بیشتر از نسخههای اولیه عمل کند. چنین جهشی، آیندهی درمان بسیاری از بیماریهای ژنتیکی را به طرز بیسابقهای روشنتر کرده است.
فناوری ویرایش ژن طی دههی گذشته تحولی عظیم در زیستفناوری ایجاد کرده است. اما مهمترین مانع پیشروی آن همیشه موضوع «دقت» بوده است؛ یعنی توانایی سیستم در انجام ویرایشهای ژنتیکی بدون ایجاد جهشهای ناخواسته یا آسیب به ژنهای دیگر. دستاورد تازهی MIT درواقع پاسخی دقیق و خلاقانه به همین چالش قدیمی است.
ویرایش اولیه؛ نسل پیشرفته تر از کریسپر
«ویرایش اولیه» در سال ۲۰۱۹ معرفی شد و از همان ابتدا بهعنوان یکی از دقیقترین روشهای اصلاح ژن شناخته شد. این فناوری برخلاف سیستم کلاسیک کریسپر (CRISPR-Cas9) که هر دو رشته DNA را برش میدهد، تنها یکی از رشتهها را هدف قرار میدهد و توالی جدید را با دقت بالا در جای مناسب وارد میکند. نتیجهی این رویکرد، کاهش شدید عوارض جانبی و افزایش کنترل بر تغییرات ژنتیکی است.
در واقع، در ویرایش اولیه از نوعی آنزیم موسوم به «ترانسکریپتاز معکوس» در کنار پروتئین Cas9 استفاده میشود. این ترکیب باعث میشود توالی ژنتیکی جدید به گونهای دقیق در DNA جایگذاری شود، بدون آنکه نیاز به برش کامل دو رشته باشد. چنین ساختاری بهطور بالقوه میتواند صدها بیماری ارثی ناشی از جهشهای ژنی را درمان کند، از جمله بیماریهایی مانند کمخونی سلول داسیشکل یا فیبروز کیستیک.
چالش اصلی؛ خطاهای ناخواسته در فرایند جایگزینی
با وجود مزایای زیاد، فناوری ویرایش اولیه بینقص نبود. یکی از چالشهای مهم آن، بروز خطا در مرحلهی جایگزینی رشتهی جدید DNA با رشتهی قدیمی بود. پس از ورود توالی جدید، هر دو رشته برای ماندن در ژنوم رقابت میکردند. گاهی رشتهی قدیمی همچنان در جای خود باقی میماند و رشتهی تازه به شکل قطعهای اضافه در ژنوم باقی میماند.
این اتفاق میتوانست منجر به جهشهای تصادفی و حتی ایجاد ناهنجاریهای ژنتیکی شود. بر اساس دادههای اولیه، میزان خطا در این روش گاهی به یک مورد در هر هفت ویرایش میرسید، که برای کاربردهای درمانی رقم قابل قبولی نبود. بنابراین، پژوهشگران در جستوجوی راهی بودند تا پایداری رشتهی قدیمی را از میان بردارند و فضای رقابت را به سود توالی جدید تغییر دهند.
راهکار نوآورانه MIT برای کاهش خطا
پژوهشگران MIT با بررسی دقیق عملکرد آنزیم Cas9 دریافتند که این پروتئین میتواند در نقاط متفاوتی از DNA برش ایجاد کند. آنها نسخههای جهشیافتهای از Cas9 طراحی کردند که برش خود را اندکی جلوتر از نقطهی معمول انجام میدهند. این تغییر جزئی، باعث میشود رشتهی قدیمی DNA ناپایدار شود و بهراحتی از بین برود. در نتیجه، رشتهی جدید بدون مزاحمت در جای خود قرار میگیرد.
این اصلاح کوچک در ساختار آنزیم، تأثیر فوقالعادهای بر دقت کل سیستم داشت. تیم تحقیقاتی با ترکیب چند جهش هدفمند در Cas9، موفق شد میزان خطا را از یک در هر هفت ویرایش به حدود یک در هر صد و یک ویرایش کاهش دهد. در نسخهی پیشرفتهتر ویرایش دقیق، این عدد به یک در هر پانصد و چهل و سه ویرایش رسید. چنین بهبودی به معنای کاهش خطا تا شصت برابر است؛ رقمی که در تاریخ فناوریهای ویرایش ژن بیسابقه محسوب میشود.
اهمیت این دستاورد برای آینده پزشکی و ژن درمانی
دستاورد جدید MIT تنها به بهبود یک فناوری محدود نمیشود، بلکه میتواند آیندهی درمانهای ژنتیکی را متحول کند. کاهش خطا به این سطح بالا به معنی افزایش ایمنی در کاربردهای بالینی است؛ بهویژه در درمان بیماریهایی که نیازمند ویرایش دقیق سلولهای بنیادی یا سلولهای عصبی هستند.
از سوی دیگر، این موفقیت مسیر را برای توسعهی ابزارهای جدید در پژوهشهای ژنتیکی نیز هموار میکند. بسیاری از دانشمندان اکنون از Prime Editing بهعنوان یک «ویرایشگر همهکاره» یاد میکنند که قادر است جهشها را اصلاح، ژنها را جایگزین و حتی توالیهای پیچیده را بازنویسی کند. تیم MIT نیز اعلام کرده است که در گام بعدی، بر روی روشهای رساندن این سیستم به بافتهای خاص بدن مانند مغز و کبد کار خواهد کرد، زیرا یکی از چالشهای بزرگ ژندرمانی همین «انتقال هدفمند» است.
نتیجه گیری
پژوهش جدید مؤسسه فناوری ماساچوست، مرزهای دقت در ویرایش ژن را جابهجا کرده است. کاهش نرخ خطا تا یکشصتم مقدار اولیه، گامی بزرگ به سوی تحقق رویای درمان ایمن بیماریهای ژنتیکی به شمار میآید. این پیشرفت نهتنها امید تازهای برای بیماران به ارمغان آورده، بلکه نشان داده است که هوش و خلاقیت علمی هنوز میتواند محدودیتهای زیستی را به چالش بکشد.
به نقل از ژورنال Nature، این مطالعه الگویی نوین در طراحی و بهینهسازی فناوریهای ویرایش ژن ارائه میدهد و بیتردید مسیر تحقیقات آینده در حوزهی ژندرمانی را دگرگون خواهد کرد.
