یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه آپسالا (Uppsala)، این موضوع را که چگونه CRISPR-Cas9 –که به برش‌دهنده‌ی مولکولی نیز معروف است – میتواند توالی مشخصی از ژنوم DNA را تشخیص دهد، مورد بررسی قرار دادند. Cas9 قبلا استفاده‌های زیادی در بیوتکنولوژی داشت و همچنین اتظار می‌رود که انقلابی در پزشکی ایجاد کند. یافته‌های تحقیق اخیر نشان می‌دهد که چگونه Cas9 میتواند جهت تولید برش‌دهنده‌های مولکولی سریع‌تر و دقیق‌تر (مطمئن‌تر) مورد استفاده قرار گیرد. این تحقیق در ژورنال Science منتشر شده است.
مقاله‌ی مرتبط: عصری جدید در بیولوژی مولکولی با سیستم اصلاح ژنی CRISPR/Cas9
در کمتر از یک دهه، CRISPR/Cas9، انقلابی در تحقیقات بیولوژیکی ایجاد کرد. Cas9، تصحیح یا تغییر ضروری هر توالی DNA به منظور اهداف خاص را ممکن ساخته است. امید است که برش‌دهنده‌های ژنتیکی نیز درمان و پیشگیری از بیماری‌های ژنتیکی را میسر سازند. ویژگی جالب Cas9 این است که مولکول میتواند توسط قطعه‌ای از کد ژنتیکی مصنوعی برنامه‌ریزی شود که بتواند توالی متناظر با آن کد را در ژنوم جستجو کند. یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه آپسالا، اکنون کشف کرده‌اند که چگونه Cas9 توالی صحیح را پیدا می‌کند. Johan Elf (یوهان الف) نویسندۀ مسئول می‌گوید:
بیشتر پروتئین‌هایی که کدهای DNA را جست‌وجو می‌کنند، می‌توانند توالی فضایی خاصی را صرفا با تشخیص ظاهر مارپیچ دوگانه‌ی DNA تشخیص دهند. Cas9 میتواند کد دلخواهی را جستجو کند ولی به منظور بررسی اینکه آیا جایگاه صحیحی را جست‌وجو می‌کند یا خیر، لازم است که مارپیچ دوگانه‌ی DNA باز شود تا توالی جایگاه با توالی برنامه‌ریزی شده مقایسه شود. نکته‌ی شگفت‌انگیز این‌است که Cas9 میتواند کل ژنوم را بدون استفاده از حتی ذره‌ای انرژی، بررسی کند.
محققان، دو روش جدید را جهت اندازه‌گیری اینکه چه مدت طول می‌کشد تا Cas9 توالی هدف خود را پیدا کند، ایجادکرده‌اند. روش اول نشان می‌دهد که ۶ ساعت طول می‌کشد تا Cas9، ژنوم باکتریایی به طول ۴ میلیون جفت‌باز را بررسی کند. این نتیجه که تا حدی غیرممکن به نظر می‌رسد، با استفاده از روش دوم – یعنی روش مستقل – نیز تحقق‌پذیر است. همچنین زمان را با استفاده از تعداد میلی‌ثانیه‌هایی که برای هر آزمایش در دسترس است، مشخص می‌کند.چیزی که محققان با استفاده از دنبال کردن Cas9 ِ نشانه‌گذاری شده، قادر به اندازه‌گیری آن بودند. یوهان الف می‌گوید:
نتایج می‌دهد که Cas9 به ازای زمان کار می‌کند. برای یافتن سریع‌تر هدف، مقدار بیشتری از مولکول‌های Cas9 که توالی یکسانی از DNA را جستجو می‌کنند، لازم است.
تجمع زیاد Cas9 که برای یافتن توالی صحیح در قالب زمانی معقولی ضروری است، میتواند مشکلات متعددی برای سلول‌هایی که محققان تلاش می‌کنند تا آن‌هارا جایگزین کنند، ایجاد کند. اما از آن‌جایی که امروزه، طبیعت و کارکرد جستجوی برش‌دهنده ها شناخته شده است، سرنخ مهمی تحت عنوان “عملکرد سیستم چگونه میتواند ارتقا یابد” کشف شده است. با حذف یکی از پروتئین‌های خمش Cas9، طراحی برش‌دهنده‌های ژنتیکی که همچنان تحرک کافی جهت اصلاح ژن‌های ویروسی داشته و در عین‌حال سرعت کافی را جهت استفاده‌های پزشکی را دارند، ممکن خواهد بود. Elf می‌گوید:
نتایج، مدارکی از اینکه چگونه ممکن است به این‌نوع از روش دست‌یابیم را ارائه کرده‌اند. نکته‌ی کلیدی در چیزی است که تحت عنوان “توالی PAM” شناخته می‍شود و مشخص می‌کند که Cas9 کجا و چگونه میتواند مارپیچ دوگانه‌ی DNA را از هم باز کند. برش‌دهنده‌های مولکولی که برای یافتن توالی هدف خود، نیاز به ازهم باز کردن مارپیچ دوگانه‌ی DNA را ندارند، نه تنها سریع‌تر هستند بلکه ریسک عوارض جانبی را نیز کاهش خواهند داد.
