محققان ژاپنی نوکلئاز Cas9 را که توسط نور فعال می‌شود بمنطور کنترل ویرایش ژن بر پایه‌ی CRISPR ساخته‌اند.
سیستم ویرایش ژن CRISPR اکنون ارتقا یافته است: مطابق پژوهشی که در نشریه‌ی Nature Biotechnology منتشر شده‌است، یک نوکلئاز جدید بنام Cas9 که توسط نور فعال می‌شود، می‌تواند برای محققان، کنترل فضایی و زمانی بهتری بر فعالیت نوکلئازی تحت هدایت RNA فراهم آورد.
پاول نوپفلر، زیست شناس سلولهای بنیادی در دانشگاه کالیفرنیا اذعان داشت: “این روش، سیستم جدید و کارآمد جدیدی برای کنترل بسیار دقیق ویرایش ژن توسط نور است. هر گونه پیشرفت تکنولوژیکی که بتوان آن را بمنظور افزایش دقت و کنترل تغییر ژن اعمال کرد، یک پیشرفت مهم است. این روش، یکی از آن پیشرفت‌ها است.”
اخیرا، موریتوشی ساتو و همکارانش در دانشگاه توکیو، پروتئینهای فعال شونده توسط نور تحت عنوان آهنربا ایجاد کرده‌اند؛ این این پروتئینها از واکنشهای الکتروستاتیک بمنظور گردم هم آمدن در زمان تابش نور، استفاده می‌کنند. تیم تحقیق همچنین تکنولوژی فعال شونده توسط نور را بمنظور ساخت سیستم رونویسی بر پایه‌ی CRISPR که توسط نور فعال می‌شود، بکار برده است؛ در این سیستم ژنهای خاصی بمنظور بیان آنها، مورد هدف قرار می‌گیرند. اکنون، گروه ساتو، با استفاده از پروتئینهای آهنربا برای ساخت نوکلئاز فعال شونده توسط نور (Cas9) بمنظور ویرایش ژن تحت کنترل نور، گام را فراتر نهاده است.
ساتو در مصاحبه با نشریه The Scientist گفت: “Cas9 موجود، امکان تغییر ژنوم زیرمجموعه‌های سلولی در بافتها (مانند نورونها در مغز) را فراهم نمی‌کند. بعلاوه، Cas9 موجود بخاطر فعالیت نوکلئازی غیر قابل کنترل خود، بر سلولهای غیر هدف نیز تاثیراتی دارد. ما علاقه‌مند به ایجاد ابزار قدرتمندی هستیم که کنترل فضایی و زمانی را در ویرایش ژنوم فراهم کند.”
محققان بمنظور ساخت paCas9، کار را با شکستن پروتئین Cas9 به دو قطعه‌ی غیرفعال آغاز کردند. سپس آنها هر قطعه را با یک پروتئین آهنربا همراه کردند. زمانی که نور آبی بر جفت آنها تابانده شد، پروتئینهای آهنربا همراه با قطعات Cas9 بسمت یکدیگر حرکت کردند و با بهم پیوستن این قطعات، فعالیت نولکئازی بر پایه‌ی RNA آنها بازیابی شد. نکته مهم این است که این فرآیند، برگشت پذیر می‌باشد: زمانی که تابش نور متوقف شد، نوکلئاز paCas9 دوباره دو قطعه شد و فعالیت نوکلئازی متوقف گردید. ساتو اذعان داشت: “قابلیت روشن/ خاموش کردن paCas9، مهمترین پیشرفت است که قبل از این، دست نیافتنی بود.”
فی آن ران از آزمایشگاه فنگ ژانگ گفت: “این مطالعه، از ساختار تقسیم پذیر Cas9 بمنظور فراهم کردن امکان ویرایش ژنوم فعال شونده توسط نور استفاده می‌کند. این، یک نمود عالی از استفاده از علم به ساختار Cas9 بمنظور مهندسی آن برای قابلیتهای گسترده است. و تطبیق پذیری سیستم را نمایان می‌کند.”
نوپفلر گفت: “عقیده من بر این است که سیستم فعال شونده توسط نور که از رویکرد (پروتئینهای) آهنربا بهره می‌برد، عالی کار می‌کند؛ و برخی محققان، آن را در کاربردهای خاصی، مفید می‌دانند. برای مثال، ممکن است مطالعات بخصوصی انجام پذیرد که فعالیت بسیار دقیق ویرایش ژنوم را مانند آنچه که توسط یک باریکه نور هدایت شده‌ی دقیق محقق می‌شود، به رویکرد ظریفی مبدل سازد.” او همچنین افزود هنوز روشن نیست که آیا این سیستم در کاهش تاثیرات غیر هدف CRISPR موثر است یا نه. ولی هر تکنولوژی که در آن اجزای ویرایش ژنومی فعال هستند، زمان را محدود می‌کند.
ساتو اذعان داشت گروه وی درصدد این است که رنگ نورهایی را که می‌توانند باعث فعال شدن paCas9 شوند، افزایش دهد تا “ویرایش ژنومی منعطف‌تر گردد. بهمین منظور، ساخت پروتئینهایی که با رنگهای متفاوت نور فعال می‌شوند، می‌تواند عنصر کلیدی در این امر باشد.”
مقاله مرتبط: اپتوژنتیک: شناسایی هدف‌های جدید برای مداخله
مقاله مرتبط: عصری جدید در بیولوژی مولکولی با سیستم اصلاح ژنی CRISPR/Cas9
