تقنية «CRISPR» تسمح للعلماء باستكشاف كل خطوات الصحة والمرض في كل أنواع الخلايا! لكن كيف تعمل؟

ملخص:

ابتكر العلماء نظام “سوبتيكو” (ٍSOPTiKO)، وهو نظام لتعديل الجينوم بتقنية التكرارات العنقودية المتناوبة منتظمة التباعد يتًسم بأنه أكثر فعالية وقابلية للتحكم به. وفي مقال جديد، وصف العلماء كيف يعمل هذا النظام المتوفر مجانًا والمكوّن من خطوة واحدة في كل خلية بالجسم وفي كل مرحلة من مراحل التطور. وسوف يساعد هذا الأسلوب الجديد الباحثين في مجالات علم الأحياء التطوريّ وتجديد الأنسجة والسرطان.

ابتكر الباحثون في معهد “وليكم ترست سانغر” وكلية كامبريدج نظام “سوبتيكو” (sOPTiKO)، وهو نظام لتعديل الجينوم بتقنية التكرارات العنقودية المتناوبة منتظمة التباعد يتسم بأنه أكثر فعالية وقابلية للتحكم به. ويصف الباحثون في دورية “ديفيلوبمنت” كيف يعمل هذا النظام المكوّن من خطوة واحدة والمتوفر مجانًا في كل خلية بالجسم وفي كل مرحلة من مراحل التطور. وسوف يساعد هذا الأسلوب الجديد الباحثين في مجالات علم الأحياء التطوريّ وتجديد الأنسجة والسرطان.

تمّ تطوير أسلوبين متكاملين. الأسلوب الأول هو سوبتيكو (sOPTiKO)، وهو نظام تعطيل يوقِف عمل الجينات عن طريق الإخلال بالحمض النووي الريبي منزوع الأكسجين (الدي إن أيه). أما سوبتيكد (sOPTiKD)، فهو نظام إسقاط يخمد عمل الجينات عن طريق الإخلال بالحمض النووي الريبي (الآر إن أيه).

ومن خلال استخدام هذين الأسلوبين، يمكن للعلماء إيقاف عمل الجينات أو إخمادها بالتحريض في أي نوع من أنواع الخلايا وفي أية مرحلة من مراحل تطور الخلية، بدءًا من الخلية الجذعية وصولًا إلى الخلية البالغة كاملة التمايز. وسيسمح هذان النظامان للباحثين في جميع أنحاء العالم باستكشاف الدور المتغير للجينات على نحو سريع ودقيق مع تطور الخلايا إلى أنسجة، مثل الكبد أو الجلد أو القلب، بالإضافة إلى استكشاف كيف يساهم ذلك في الصحة والمرض.

يحتوي الجسم على نحو 37 تريليون خلية، لكن الجينوم البشريّ لا يحتوي سوى على 20000 جين تقريبًا. لذا، لإنتاج كل نوع من أنواع الأنسجة والخلايا في الجسم، لا بد أن تعمل مجموعات مختلفة من الخلايا في أوقات مختلفة من تطور العضو أو النسيج. والقدرة على إيقاف عمل الجينات في لحظات معينة في أثناء تطور خلية ما يسمح بدراسة الأدوار المتغيرة لهذه الجينات.

ويقول البروفيسور لودوفيك فالير، وهو أحد كبار الباحثين في الدراسة ويعمل في معهد كامبريدج للخلايا الجذعية الممول من معهد ويلكم تراست ومجلس الأبحاث الطبية بجامعة كامبريدج ومعهد سانغر: “إنه مع تطور الخلية من خلية جذعية إلى خلية بالغة كاملة التمايز، تقوم الجينات داخلها بأدوار مختلفة. في السابق، كنا إذا عطًلنا جينًا ما،لا يمكننا سوى من رؤية تأثير ذلك في الخطوة الأولى فقط. لكن عن طريق السماح للجين بالعمل في أثناء تطور الخلية، ثم تعطيله باستخدام تقنية “سوبتيكو” (sOPTiKO) في مرحلة لاحقة من التطور، يمكننا التحقق مما يفعله بالضبط في هذه المرحلة”.

يسمح أسلوبا “سوبتيكو” (sOPTiKO) و”سوبتيكد” (sOPTiKD) للعلماء بإخماد نشاط أكثر من جين واحد في المرة الواحدة، ومن ثم يتمكن الباحثون من التحقق من دور عائلات كاملة من الجينات ذات الصلة عن طريق إخماد نشاطها كلها مرة واحدة.

علاوة على ذلك، يسمح النظام المتوفر مجانًا بإجراء التجارب على نحو أكثر سرعة وأقل تكلفة. ويتميز نظام “سوبتيكو” (sOPTiKO) بأنه عالي المرونة، لذا يمكن استخدامه في كل نسيج في الجسم دون الحاجة لإنشاء نظام جديد كل مرة. ويسمح نظام “سوبتيكد” (sOPTiKD) بتحسينات هائلة في الفعالية؛ إذ يمكن استخدامه لإسقاط أكثر من جين في المرة الواحدة. سابقًا، لإخماد نشاط ثلاثة جينات، كان على الباحثين إسقاط جين واحد، وإنماء الخط الخلويّ، وتكرار الأمر مع الجين التالي والذي يليه، وهكذا. أما الآن، فصار من الممكن فعل ذلك مع كل الجينات في خطوة واحدة، مما يقلص زمن العملية التي كانت تستغرق تسعة أشهر إلى شهر واحد أو شهرين.

ويقول د./ أليساندرو بيرترو، أحد أوائل الباحثين في الدراسة والذي يعمل في معهد كامبريدج للخلايا الجذعية “إن من مزايا استخدام “سوبتيكو” (sOPTiKO)/”سوبتيكد” (sOPTiKD) مقارنةً بالأنظمة الأخرى لتعديل الجينوم بتقنية التكرارات العنقودية المتناوبة منتظمة التباعد أن هذين الاسلوبين يمكن التحريض عليهم بحق من الممكن أن يعملا في كل أنواع الخلايا تقريبًا. في الماضي، كانت تعيقنا حقيقة أنه لا يمكننا دراسة وظيفة الجين إلا في نسيج معين. أما الآن، فصار بإمكاننا تعطيل نفس الجين بالتوازي في مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا ذات الوظائف المختلفة.”

ترجمة: أميرة علي عبد الصادق
التدقيق: أسامه القزقي
المصدر