فناوری CRISPR-Cas۹ و سازوکار آن

فناوری CRISPR-Cas۹ یکی از مهم ترین و انقلابی ترین ابزارهای ویرایش ژنوم در عصر حاضر است که به دلیل دقت بالا، سهولت طراحی، هزینه کمتر و کارایی گسترده، جایگاه ویژه ای در مهندسی ژنتیک یافته است. این سامانه که منشا آن از نظام ایمنی تطبیقی برخی باکتری ها و آرکی ها گرفته شده، در اصل برای شناسایی و تخریب DNA عوامل مهاجم مانند ویروس ها به کار می رفته است، اما امروزه به صورت مهندسی شده برای ایجاد تغییرات هدفمند در ژنوم موجودات مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. سازوکار CRISPR-Cas۹ بر پایه همکاری میان یک RNA راهنما و آنزیم Cas۹ استوار است. RNA راهنما بر اساس مکمل بودن توالی، آنزیم Cas۹ را به جایگاه مشخصی از DNA هدایت می کند و Cas۹ در همان محل شکست دو رشته ای ایجاد می نماید. پس از این برش، سلول از مسیرهای طبیعی ترمیم DNA برای بازسازی ناحیه آسیب دیده استفاده می کند و پژوهشگر می تواند از این مرحله برای ایجاد حذف، اضافه یا اصلاح توالی بهره ببرد. در منابع علمی فارسی، CRISPR-Cas۹ به عنوان ابزاری دقیق، سریع و انعطاف پذیر معرفی شده که کاربردهای گسترده ای در مطالعات عملکرد ژن، مدل سازی بیماری ها، اصلاح گیاهان و درمان اختلالات ژنتیکی پیدا کرده است (محمدی، ۱۳۹۸؛ قنبری، ۱۳۹۷). برتری این فناوری نسبت به روش های قدیمی تر مانند ZFN و TALEN در سادگی طراحی RNA راهنما و امکان هدف گیری هم زمان چند ژن است. با این حال، چالش هایی نظیر برش در نواحی ناخواسته، بازده متفاوت در سلول های مختلف، نحوه انتقال سامانه به بافت هدف و ملاحظات اخلاقی همچنان از موضوعات مهم در پژوهش های مربوط به آن محسوب می شوند. اهمیت CRISPR-Cas۹ در آن است که مفهوم مهندسی ژنتیک را از انتقال ژن به سطح بازنویسی دقیق ژنوم ارتقا داده و امکان اصلاح مستقیم جهش ها را فراهم کرده است. این فناوری به ویژه در درمان بیماری های تک ژنی، طراحی سلول های ایمنی مهندسی شده و توسعه زیست فناوری پزشکی افق های تازه ای گشوده است. در نتیجه، CRISPR-Cas۹ را می توان یکی از برجسته ترین دستاوردهای زیست شناسی مولکولی معاصر دانست که نه تنها ابزار پژوهشی قدرتمندی است، بلکه ظرفیت تغییر بنیادین در درمان و بازطراحی سامانه های زیستی را نیز داراست (حسن زاده، ۱۳۹۵؛ عباسی، ۱۳۹۶).