31. کارگاه معرفی تکنولوژی های ویرایش ژنوم یوکاریوتی با تاکید بر تکنولوژی مدرن CRISPR/Cas9

Description

کارگاه معرفی تکنولوژی های ویرایش ژنوم یوکاریوتی با تاکید بر تکنولوژی مدرن CRISPR/Cas9

در دنيا روي اين تكنولوژي ها سرمايه گذاري بسيار زيادي انجام مي شود. هم اكنون در تعداد بسيار زيادي از شركت ها در دنيا از اين تكنولوژي به صورت آزمايشگاهي در درمان بيماري هاي ويروسي و سرطان و حتي اصلاح گياهان استفاده مي شود.
حضور در اين كارگاه مي تواند ايده هاي بسيار مفيدي در حوزه هاي پزشكي، كشاورزي و علوم پايه به محققان ارايه كند كه در مراكز تحقيقاتي و دانشگاهي و شركت هاي دانش بنيان قابل اجرا خواهد بود.
لذا متقاضيان با گرايش هاي مختلف بيولوژي و بيوتكنولوژي و حوزه هاي مرتبط مي توانند در اين كارگاه حضور يابند.
در پايان اين دوره انتظار مي رود شركت كنندگان با مباحثي همچون فهم دقيق تكنولوژي هاي ويرايش ژنوم، توانايي طراحي سازه به منظور خاموشي ژن ووارد كردن ژن، توانايي آناليز سلول هاي مهندسي شده، توانايي تصحيح ژن هاي معيوب، چالش هاي موجود در بحث هاي اخلاق زيستي و مالكيت فكري تكنولوژي CRISPR/Cas9 و… آشنا شوند.

کریسپر چیست و چه تجهیزاتی نیاز دارد؟

تکنولوژی کریسپر – کس 9 (CRISPR-Cas9) روش ساده و دقیقی برای ویرایش ژنی است که کاربردهای فراوانی در اختیار ما قرار داده است. همان طور که از نام آن مشخص می باشد Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (تناوب‌هایِ کوتاهِ پالیندرومِ فاصله‌دارِ منظمِ خوشه‌ای)

• منشأ وجود کریسپر

منشأ این فناوری در اصل یک سیستم دفاعی و ایمنی پروکاریوتی در باکتری‌ها بر علیه ویروس‌ها می‌باشد. در باکتری این سازوکار دفاعی، از طریق DNA ضبط شده از ویروس‌هایی که قبلاً به باکتری یا اجداد آن حمله کرده بودند و توالی ویروس‌ها در ژنوم باکتری ثبت شده، صورت می‌گیرد. زمانی که دوباره ویروس به باکتری حمله کند. DNA ویروس توسط باکتری شناسایی شده و مولکول RNA راهنما با توالی مشخص ویروسی رونویسی شده سپس با پروتئینی به نام کس 9 (Cas9)کمپلکسی ایجاد می‌شود که به ژنوم ویروس مهاجم حمله می‌کند و توالی مکمل RNA به توالی ویروس چسبیده و پروتئین CAS9 این قطعه را برش می‌دهد و ویروس متلاشی می‌شود.

• مکانیسم عمل کریسپر

یک پروتئین برش DNA به نام Cas9 و یک مولکول RNA که به‌عنوان RNA راهنما شناخته می‌شود این دو باهم یک کمپلکسی را تشکیل می‌دهند که می‌تواند بخش‌هایی از DNA را شناسایی و برش دهد.  ابتدا Cas9باید یک دنباله در ژن هدف با نام PAM را شناسایی کرده و به آن متصل شود به‌محض اتصال RNA راهنما، ساختار مارپیچ دوتایی DNA را از هم باز می‌کند. )رشته RNA طوری طراحی شده تا با یک دنباله بخصوص در DNA جفت شود. ) زمانی که RNA دنباله صحیح را پیدا کند، Cas9 آن بخش از DNA را برش می‌دهد، به‌شرط آن که توالی فاصله دهنده RNA، همسانی کافی با DNA هدف داشته باشد.  سلول سعی در ترمیم این قسمت می‌کند اما فرایند تعمیری همراه با خطا خواهد بود و اغلب دارای جهش‌های ناخواسته می‌باشد که موجب بلااستفاده شدن ژن می‌گردد و این موضوع باعث می‌شود که CRISPR یک ابزار عالی برای غیرفعال‌کردن ژن‌های به‌خصوص باشد اما قیچی کردن رشته دوتایی تنها کاری نیست که CRISPR می‌تواند انجام دهد.  برخی از محققان بخش های برش Cas9 را غیرفعال کرده‌اند و آنزیم‌های جدید را به درون این پروتئین وارد ساختند آنگاه از Cas9 می‌توان برای منتقل کردن آن آنزیم‌ها به یک دنباله بخصوص از DNA استفاده کرد.

نتیجه نهایی برش DNA توسط Cas9 یک شکست دو رشته‌ای (DSB)است که توسط دو مسیر تعمیر می‌شودکه به شرح زیر است:

1. مسیر اتصال انتهایی غیر همولوگ اما مستعد خطا (NHEJ).
2. مسیر تعمیر هدایت‌شده همولوگ بادقت بالاتر (HDR)

مسیر تعمیر NHEJ فعال‌ترین مکانیسم ترمیم است و اغلب باعث درج یا حذف نوکلئوتیدی کوچک (indels) در محل DSB می‌شود. تصادفی بودن تعمیر DSB باواسطه NHEJ پیامدهای عملی مهمی دارد، زیرا جمعیت سلول‌هایی که Cas9 و RNA راهنما را بیان می‌کنند، منجربه مجموعه‌ای از جهش‌ها می‌شود. در بیشتر موارد، NHEJ باعث ایجاد خطاهای کوچک در DNA هدف شده که موجب حذف یا جهش می‌شود.