دانشمندان MIT نرخ اشتباه در ویرایش ژن را به‌نحوه چشمگیری افت دادند_آفتاب وطن

دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) راهی برای افزایش دیدنی دقت یکی از گسترش یافتهترین تکنیک‌های ویرایش ژن، موسوم به «ویرایش اولیه» (Prime Editing)، اشکار کرده‌اند. این دستاورد، نرخ خطاهای ناخواسته را تا یک‌شصتم مقدار قبلی افت می‌دهد و این فناوری قوی را یک قدم بزرگ به منفعت گیری ایمن در درمان بیماری‌های ژنتیکی نزدیک‌تر می‌کند.

«ویرایش اولیه» که در سال ۲۰۱۹ معارفه شد، یک نسخه زیاد دقیق‌تر و گسترش یافتهتر از فناوری کریسپر (CRISPR) است. برخلاف کریسپر کلاسیک که هر دو رشته DNA را برش می‌زند، ویرایش اولیه فقط یک رشته را می‌بُرد و یک توالی ژنتیکی تازه را در آن جانشین می‌کند. این روش زیاد دقیق‌تر است و عوارض جانبی کمتری دارد و دارای پتانسیل درمان صدها بیماری ژنتیکی با اصلاح مستقیم جهش‌ها است.

اما این تکنیک یک مشکل اساسی داشت، آن هم خطاهای ناخواسته می بود. بعد از این که توالی تازه کپی می‌شد، باید با رشته DNA قدیمی برای جایگزینی در ژنوم رقابت می‌کرد. بعضی اوقات اوقات، رشته قدیمی در این رقابت پیروز می‌شد و رشته تازه به طور یک قطعه اضافی باقی می‌ماند که می‌توانست به نادرست در جای فرد دیگر از ژنوم قرار بگیرد و علتجهش‌های ناخواسته و خطرناک شود. نرخ این اشتباه در حالت عادی، حداکثر به یک اشتباه در هر هفت ویرایش نیز می‌رسید.

راهکار دانشمندان MIT برای افت خطای ویرایش ژن

بر پایه گزارش SciTechDaily، راه‌حل تیم MIT برپایه مهندسی دقیق پروتئین Cas9 (همان قیچی مولکولی در سیستم کریسپر) است. آنها دریافتند که برخی نسخه‌های جهش‌یافته این پروتئین، به جای این که همیشه در یک نقطه ثابت برش تشکیل کنند، بعضی اوقات اوقات برش خود را یک یا دو باز (Base) جلوتر در توالی DNA انجام خواهند داد.

این تحول کوچک، یک تاثییر بزرگ داشت: علت ناپایدارشدن رشته DNA قدیمی می‌شد. با ناپایدار‌شدن، رشته قدیمی به راحتی تجزیه می‌شد و از سر راه کنار می‌رفت. این اتفاق به رشته DNA تازه اجازه می‌داد تا بدون هیچ رقیبی، به راحتی در جای صحیح خود قرار گیرد و فرایند ویرایش بدون هیچ خطایی تکمیل شود.

نتایج این مهندسی مجدد خیره‌کننده می بود. دانشمندان با ترکیب چند جهش مؤثر در پروتئین Cas9 موفق شدند نرخ اشتباه را به‌طور چشمگیری افت دهند: در حالت ویرایش پرکاربرد، نرخ اشتباه از ۱ در ۷ به ۱ در ۱۰۱ ویرایش افت یافت. در حالت ویرایش با دقت بالا، نرخ اشتباه از ۱ در ۱۲۲ ویرایش به ۱ در ۵۴۳ ویرایش افت یافت. این اتفاق به معنی افت نرخ اشتباه تا یک‌شصتم مقدار اولیه است.

این دستاورد می‌تواند به گسترش راه حلهای ژن‌درمانی زیاد ایمن‌تر برای بیماری‌های ژنتیکی منجر شود و به گفتن یک ابزار تحقیقاتی پرقدرت در اختیار دانشمندان سراسر جهان قرار ‌گیرد. تیم MIT اکنون درحال کار روی بهبود زیاد تر کارایی و یافتن راه‌هایی برای رساندن این سیستم‌های ویرایشگر به بافت‌های خاصی از بدن است که یکی از بزرگ‌ترین مسائل ژن‌درمانی محسوب می‌شود.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Nature انتشار شده است.