لشيء يسمى "اسم مألوف لعلماء الأحياء الجزيئية"ربما لم يسمع الكثير منكم عن تقنية كريسبر من قبل، ولا يعرفون لماذا يجب أن تكونوا متحمسين (أو ربما مرعوبين). الأمر كله يتعلق بالعلاج الجيني المتقدم والربط - وهو يحول أفكار الخيال العلمي مباشرة إلى واقع ملموس. فيما يلي الأسئلة الشائعة السريعة حول العلم الكامن وراء تقنية كريسبر ولماذا يولي العالم هذا الاهتمام الوثيق.
حسنًا، ما هو كريسبر وما الذي يمثله؟
يشير كريسبر إلى تسلسلات الحمض النووي غير العادية التي تساعد على حماية الكائنات الحية من خلال تحديد التهديدات - وخاصة الفيروسات - ومهاجمتها. الاسم يرمز إلى مجمعة بشكل منتظم متباعدة قصيرة متناوب يكرر. نعم، قد يبدو هذا سخيفًا بعض الشيء، لكنه في الواقع وصف دقيق للغاية عند النظر إلى تسلسل الحمض النووي نفسه. وهي متجمعة، ومتباعدة على فترات زمنية واضحة، وعندما يتم تعيين قيم حروف معينة فإنها تبدو وكأنها متناظرة قصيرة تتكرر مرارًا وتكرارًا مع اختلافات طفيفة.
مقاطع الفيديو الموصى بها
تمت ملاحظة تقنية كريسبر لأول مرة في الثمانينيات عندما كان العلماء يدرسون جينومات العتائق والبكتيريا. وحتى في مثل هذه الجينومات البسيطة نسبيًا، بدأ علماء الأحياء (خصوصًا فرانسيسكو موخيكا) في ملاحظة هذه التسلسلات الغريبة التي بدت وكأنها تتكرر بطريقة محددة جدًا، مع وجود مسافات بينها. كان علماء الأحياء الجزيئية على يقين من أن لديهم غرضًا فريدًا، وسرعان ما أصبحت النظرية السائدة دفاعًا فيروسيًا، وهو ما تم إثباته أخيرًا في عام 2007 تحت إشراف فيليب هورفاث. ومع ذلك، لم يكن الأمر كذلك حتى أوائل عام 2010، حيث بدأ الباحثون في الشغف بشكل خاص بالإمكانات الكامنة وراء تقنية كريسبر.
متعلق ب
- يمكن لتحرير الجينات بتقنية كريسبر-كاس9 أن "يوقف" فيروس نقص المناعة البشرية في الجسم يومًا ما
- أفادت التقارير أن الأطباء الصينيين نجحوا في ولادة أول أطفال في العالم معدّلين جينياً
إذًا فهي مجرد خيط DNA؟
نعم و لا. أصبحت تقنية كريسبر أداة تمكينية لربط الجينات وتحريرها والتجريب العام. لفهم كيفية ذلك، من المهم أولاً أن نفهم دور كريسبر في الجينومات، وكيف تعمل على حماية الكائنات الحية (عادةً، كما ذكرنا، البكتيريا). ستكون المقارنة العادلة هي البرقيات التي ترسل رمز مورس. كل تسلسل هو رسالة حول هجوم مختلف، وكل مسافة هي نقطة التوقف التي تنهي تلك الرسالة. إذا كانت الاستعارات ليست هي الشيء الخاص بك، تذهب جامعة هارفارد إلى مزيد من العمق.
عندما يواجه كائن حي فيروسًا جديدًا وخطيرًا، فإنه لا يعرف كيف يحمي نفسه أو يتغلب على الفيروس، وعليه أن يتعلم، تمامًا كما تفعل معظم الاستجابات المناعية. قد يكون هذا أمرًا صعبًا، لأن الفيروسات تهاجم الحمض النووي بشكل مباشر، ولكن هذا يجعلها أيضًا عرضة للخطر بطرق معينة. تسرق تسلسلات كريسبر سلاسل الحمض النووي الرئيسية من الفيروس وتحتفظ بها في رسائل شفرة مورس الصغيرة تلك. وعندما يهاجم فيروس مماثل مرة أخرى، تستجيب تقنية كريسبر: "أوه، نحن ندرك هذا: وإليك كيفية هزيمته!" ويرسل رسالة شفرة مورس ذات الصلة إلى ساحة المعركة.
هناك، يُطلق على جنود كريسبر الصغار اسم Cas – وهي إنزيمات يتم إنتاجها خصيصًا لهذه المهمة ويتم ترقيمها وفقًا لـ والغرض منها هو الارتباط بالحمض النووي الفيروسي وتقطيعه في مكانه الضعيف، وفقًا للمعلومات المشفرة في الملف رسالة. وهذا يقضي على الفيروس، ويمكّن الكائن الحي من الدفاع عن نفسه بنجاح.
…تمام. لماذا يهم هذا مرة أخرى؟
لأنه - ومن الصعب التقليل من أهمية ذلك - في حين أن تقنية كريسبر تستخدم التلغراف الخاص بها فقط نظام للدفاع ضد الفيروسات، أدرك العلماء أنه يمكنهم استخدام هذا التلغراف ل يتواصل أي شئ. اغلاق الجين؟ بالتأكيد (ليس من الضروري أن يكون جينًا فيروسيًا). تشغيل الجين؟ لا توجد مشكلة - ما عليك سوى إرسال التعليمات الصحيحة إلى جنود إنزيم كاس. يمكن أن تصبح تقنية كريسبر-كاس9 على وجه الخصوص أداة ممتازة لتقطيع الحمض النووي وإعادة تجميعه وتحريره بشكل عام، طالما أنها تتلقى الرسائل الصحيحة.
لسنوات عديدة، كان العلماء يعملون على إيجاد طرق للتحكم في Cas9، ثم تطوير أدلة صغيرة للحمض النووي الريبوزي (RNA) لـ Cas9 لاحقًا. يطلق على الجنود وحتى الجنود الإضافيين اسم Cpf1، وهم أفضل في التسلل والاستخراج دون التعرض لخطر طفره. وبالمقارنة مع ذلك، فإن الأدوات القديمة وغير العملية للتلاعب بالجينات بدت مثل نوادي رجال الكهف بجانب الليزر الجراحي. لقد أصبح خبرًا ضخمًا في المجتمع العلمي، وبدأ بالفعل عدة معارك بين المجموعات المختلفة والباحثين حول من يستحق الفضل في ماذا.
حتى الان جيدة جدا. ولكن لماذا تعتبر هذه مشكلة كبيرة في عالم التكنولوجيا؟
لأننا حاليًا في بداية موجة هائلة من تجارب كريسبر. لقد وصلت أجهزتنا الطبية ومعرفتنا العلمية إلى نقطة حيث يمكننا وضع كل ما تعلمناه من كريسبر موضع التنفيذ والبدء في إجراء تجارب سريعة وفعالة على الربط الجيني. للمهتمين بأحدث التقنيات، هامش- مآثر جديرة بالعلم، هذا هو المكان المناسب ليكون.
حقًا؟ هل تقول أنه يمكننا التعديل؟ أي واحدالحمض النووي الآن؟
سؤال جيد. لم نصل إلى هذه المرحلة بعد، ولكن تم إجراء العديد من التجارب الواعدة. تم إنتاج زوج من القرود مع تعديلات جينية محددة من خلال الطفرات المستهدفة باستخدام تقنيات كريسبر. وكان الهدف هنا تحديد المشاكل الوراثية قبل الولادة وتعطيل الجينات المعيبة بحيث لا يمكنهم إحداث أي ضرر (كان من المهم أيضًا أن ينجح الأمر مع القرود بدلاً من العمل معها فقط الفئران). وقد أظهرت تجارب أخرى أنه يمكن استخدام هذه العملية أيضًا تعديل الحمض النووي بأمان لمقاومة الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية.
ومع ذلك، فإن التجربة الأكثر إثارة جارية في الصين، حيث يحاول العلماء استخدام تقنيات كريسبر إزالة الحمض النووي التالف من الخلايا من الأحياء، مرضى سرطان الرئة البالغين. هناك الكثير من العيون على هذا المشروع لمعرفة مدى نجاحه.
حسنًا: كيف يبدو مستقبل كريسبر؟
لدينا الكثير من العمل لفعله. ومن الجدير بالذكر أن التجارب المذكورة أعلاه تطلبت فترة طويلة من الأبحاث الباهظة الثمن والعديد والعديد من الحالات الفاشلة من قبل تم التوصل إلى النجاح - وحتى ذلك الحين، فإن تعلم كيفية تكرار هذه التجارب بدقة سيتطلب عملاً واستثمارًا جادًا.
لكن الأمر يتعلق بالتحسين أكثر من الاكتشافات الجديدة: وبعبارة أخرى، إنها مجرد مسألة وقت قبل أن نتعلم استخدام كريسبر بشكل جيد بما يكفي لتقديم التطبيقات إلى عالم الطب. عندما يبدأ ذلك بالحدوث (وقد يكون ذلك بعد عدة سنوات فقط)، فإن العديد من الأسئلة النظرية التي لدينا حول التلاعب بالجينات، أطفال مصمموالكائنات الحية المسلحة، والتعزيز البشري، وأنظمة الدفع مقابل العلاج ستصبح أكثر من مجرد نظرية.
توصيات المحررين
- يمكن أن يساعد تحرير الجينات بتقنية كريسبر في وقف انتشار فيروس الدواجن الشائع
- تستمر ملحمة كريسبر للأطفال مع تأكيد الصين على حدوث حمل ثانٍ مُعدل جينيًا
- تحرير الجينات بتقنية كريسبر يخلق فئرانًا مقاومة للكوكايين، ويهدف إلى حل لغز الإدمان
