چرا نوبل به «قیچی ژنتیکی» رسید؟

عمادالدین قاسمی پناه ـ خبر‌نگار



چهارشنبه هفته گذشته، 2دانشمند زن به نام‌های «امانوئل شارپنتیر» و «جنیفر دودنا» به‌خاطر ایجاد روش‌های ویرایش دی‌ان‌ای، جایزه نوبل شیمی سال 2020 را از آن خود کردند. کشف این 2 دانشمند که درباره فناوری ویرایش ژنوم تحقیق می‌کنند، به «قیچی ژنتیکی» کریسپر-کاس۹ معروف است. اهمیت این کشف در این است که امکان ایجاد تغییرات مشخص و دقیق در دی‌ان‌ای موجود در سلول‌های زنده را فراهم می‌کند.

قیچی ژنتیکی به چه درد می‌خورد؟
سیستم کریسپر-کاس۹ از 2مولکول تشکیل شده است که در دی‌ان‌ای تغییراتی ایجاد می‌کند:
1ـ کاس9 آنزیمی است که به‌عنوان یک جفت قیچی مولکولی عمل می‌کند. این قیچی توانایی برش 2رشته دی‌ان‌ای را در یک مکان خاص در ژنوم دارد.
2ـ RNA راهنما (gRNA) قطعه‌ای کوتاه از توالی آران‌ای از قبل طراحی شده است که در یک چارچوب آران‌ای بلندتر قرار دارد. gRNA، کاس9را به قسمت برنامه‌ریزی‌شده ژنوم هدایت می‌کند تا اطمینان حاصل شود که محل برش درست بوده است. به این ترتیب، از نظر تئوری این اطمینان وجود دارد که gRNA فقط به توالی مورد نظر متصل می‌شود و نه جایی دیگر.
آنزیم قیچی کاس9به محل مورد نظر هدایت می‌شود و در میان هر دو رشته دی‌ان‌ای شکاف ایجاد می‌کند، یا به‌عبارتی آن را قیچی می‌کند. هنگامی که این اتفاق می‌افتد، مکانیسم سلولی درک می‌کند که دی‌ان‌ای آسیب‌ دیده است و به همین‌خاطر مکانیسم ترمیم را آغاز می‌کند. حالا درست همان زمانی است که می‌توان از این فرصت برای ایجاد تغییر در طراحی ژن‌ها استفاده کرد. یکی از مهم‌ترین بخش‌های زیست‌شناسی مولکولی، درک عملکرد یک ژن خاص است. سال‌ها، تنها راه مطالعه این بود که یک تغییر کوچک (جهش) در ژن ایجاد کنیم و ببینیم چه تأثیری روی ژنوم یا حتی کل ارگانیسم می‌گذارد. به‌عنوان مثال، یک تغییر کوچک در ژن دیستروفین، بسته به اینکه در کجا و چگونه جهش می‌کند، می‌تواند منجر به شکل خفیفی از دیستروفی به نام دیستروفی عضلانی یا نسخه کشنده‌ای به نام DMD شود. تنها راهی که زیست‌شناسان مولکولی می‌توانستند در این مورد مطالعه کنند، استفاده از مواد شیمیایی یا تابش برای ایجاد این جهش بود، اما اِشکال اصلی این روش این بود که راهی برای کنترل هدف‌گیری ژن وجود نداشت و هر خطری محتمل بود. روش‌های خاص دیگری برای هدف‌گیری ژن وجود داشت، اما قابل اعتماد نبود و در ضمن بسیار وقت‌گیر و پرهزینه بود. اما سیستم جدید کریسپر-کاس9 سریع‌ترین و ارزان‌ترین روش است که توانست کاشفان آن را به جایزه 1/1میلیون دلاری نوبل برساند. درواقع این سیستم مثل یک قیچی ژنتیکی عمل می‌کند و ویروس‌ها را از طریق شکافتن دی‌ان‌ای آنها از کار می‌اندازد.