پرونده «کریسپرکس»

کریسپر کَس؛ انسان را ویرایش کنید!

کریسپر کَس (CRISPR-Cas) یک سیستم ایمنی ذاتی در باکتری‌ها و آرکئا است که به آن‌ها امکان می‌دهد در برابر ویروس‌ها و عوامل خارجی از خود دفاع کنند. این سیستم در سال‌های اخیر به عنوان یک ابزار قدرتمند در زمینه ویرایش ژنتیکی و مهندسی ژنوم شناخته شده است و انقلابی در زیست‌شناسی مولکولی و پزشکی ایجاد کرده است.

برای اولین بار در سال ۱۹۸۷ در باکتری Escherichia coli کشف شد، اما تا سال ۲۰۰۰ کارکرد آن ناشناخته باقی ماند. در سال ۲۰۰۷، پژوهشگران دریافتند که CRISPR بخشی از یک سیستم ایمنی ذاتی در باکتری‌ها و آرکئا است که به آن‌ها کمک می‌کند تا DNA ویروس‌ها را شناسایی و از بین ببرند. در سال ۲۰۱۲، جنیفر دودنا و امانوئل شارپنتیه نشان دادند که سیستم CRISPR-Cas9 می‌تواند به عنوان یک ابزار قابل برنامه‌ریزی برای ویرایش ژنوم استفاده شود. این کشف به آن‌ها جایزه نوبل شیمی در سال ۲۰۲۰ اعطا کرد.

ساختار و مکانیسم سیستم CRISPR-Cas طبیعی چنین است:

CRISPR: شامل یکسری توالی‌های کوتاه و تکرارشونده در ژنوم باکتری‌ها و آرکئا است. این توالی‌ها “کلید” تشخیص DNA خارجی هستند.

Spacer: بین توالی‌های تکرارشونده، قطعاتی از DNA ویروس‌ها یا عوامل خارجی ذخیره می‌شود که به باکتری کمک می‌کند تا تهدیدات قبلی را به یاد بسپارد.

Cas: پروتئین‌هایی که به عنوان “چاقوی مولکولی” عمل می‌کنند. مهم‌ترین آن‌ها Cas9 است که می‌تواند DNA هدف را برش دهد.

مکانیسم عملکرد این سیستم نیز چنین است:

1. تشخیص تهدید: وقتی یک ویروس به باکتری حمله می‌کند، باکتری قطعه‌ای از DNA ویروس را در منطقه CRISPR خود ذخیره می‌کند.
2. ساخت RNA هدایت‌کننده: در حمله بعدی ویروس، RNA هدایت‌کننده (gRNA) از روی Spacer ساخته می‌شود.
3. برش DNA : پروتئین Cas9 به gRNA متصل می‌شود و به DNA ویروس متصل می‌شود. سپس Cas9 DNA ویروس را در نقطه‌ای مشخص برش می‌دهد و آن را غیرفعال می‌کند.

کاربردهای CRISPR-Cas در ویرایش ژن

با توسعه فناوری CRISPR-Cas9، این سیستم به یک ابزار قدرتمند برای ویرایش ژنوم در موجودات زنده تبدیل شده است.

در حوزه پزشکی به درمان بیماری‌های ژنتیکی مانند فیبروز کیستیک، بیماری دِرموسیتوز، و بیماری‌های خونی مثل داسی‌سیتوز کمک می کند. همچنین درمان سرطان با هدف قرار دادن ژن‌های خاصی که رشد تومور را تسهیل می‌کنند، با این روش امکان پذیر است. علاوه بر این می توان ژنوم ویروس‌ها مانند HIV از سلول‌های آلوده را نیز حذف کرد.

در حوزه کشاورزی عملکرد محصولات را افزایش می دهد و به ایجاد گیاهان مقاوم به آفات، خشکسالی، و شوری کمک می کند. همچنین کیفیت مواد غذایی را بهبود و محتوای مواد مغذی در محصولات کشاورزی را افزایش می دهد.

در صنعت و زیست‌فناوری نیز برای تولید داروها به کار می رود و با استفاده از آن می توان برای تولید پروتئین‌های دارویی در میکروارگانیسم‌ها اقدام کرد. همچنین امکان اصلاح ژنتیکی موجودات برای کاهش آلودگی یا کنترل جمعیت آفات نیز وجود دارد.

بسیاری از کشورها قوانین سختگیرانه‌ای برای استفاده از CRISPR در انسان‌ها وضع کرده‌اند. ویرایش ژنوم در انسان‌ها، به ویژه در سلول‌های زایایی (germline)، مسائل اخلاقی عمیقی را به همراه دارد. اما کار بر روی حیوانات در مراکز پژوهشی دنبال می شود. یکی از مهمترین رویدادهای اخیر، تلاش برای احیای گونه های منقرض شده مثل «گرگ وحشت» با این روش بوده که سروصدای زیادی به پا کرده است.