پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

محققان شروع به تبیین قوانین مربوط به نحوه استفاده از تکنیک‌های فعال‌سازی CRISPR به مؤثرترین روش کرده‌اند که به طراحی پژوهش‌های آینده کمک می‌کنند.

محققان مؤسسه Wellcome Sanger و همکارانش از سلول‌های بنیادی و نورون‌های انسانی برای بررسی اینکه چه ویژگی‌هایی بر نحوه عملکرد فعال‌سازی CRISPR برای مجموعه‌های مختلف ژن‌ها تأثیر می‌گذارد، استفاده کردند.

این مطالعه قوانینی را توضیح می‌دهد که تعیین می‌کند تا چه حد ژن‌ها به فعال‌سازی CRISPR پاسخ می‌دهند و تضمین می‌کند که تا چه میزان تحقیقات آینده می‌تواند کارآمدتر طراحی شود.

فعال سازی (CRISPRa) CRISPR نوعی ویرایش ژن CRISPR است که برای بیان بیش از حد (overexpress) ژن های خاصی استفاده می شود. اگرچه این تکنیک به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما پیش‌بینی کارایی آن در نقاط خاصی از ژنوم می‌تواند چالش برانگیز باشد.

این مطالعه جدید توسط موسسه Wellcome Sanger و همکارانش یک ژن نشانگر(marker gene) را در هزاران نقطه در ژنوم یک رده سلول‌های بنیادی انسانی ادغام کردند که سپس با CRISPRa فعال شد تا ببینند کجا موفقیت آمیز بوده است. سلول‌های بنیادی مورد استفاده به نورون‌ها تمایز می‌یابد و به تیم اجازه می‌دهد تا اطلاعاتی در مورد کارایی CRISPRa در انواع مختلف سلول جمع‌آوری کند.

این تیم چندین ویژگی از جمله سطح بیان، وضعیت کروماتین، وضعیت سلولی و مکان ژن را کشف کردند که بر کارایی CRISPRa  تأثیر می گذارد. آنها دریافتند که ژن‌های دو ظرفیتی، که ژن‌های کلیدی تنظیم‌کننده رشد هستند و دارای علائم سرکوب‌کننده و فعال‌کننده در یک ناحیه هستند، می‌توانند بطور قوی توسط CRISPRa فعال شوند. آنها همچنین کشف کردند که CRISPRa می تواند همان سطوح بیان بیش از حد را که برای ایجاد تغییرات قابل توجه در وضعیت سلولی و ایجاد تمایز آنها ضروری است، به دست آورد.

این تیم دریافت درحالیکه اکثر ژن ها می توانند توسط CRISPRa فعال شوند، همه سلول ها به یک اندازه پاسخ نمی دهند. برای مثال، ژن‌هایی که حاوی تنظیم‌کننده‌های سرکوب‌کننده H3K9me3 هستند و بنابراین از فعال‌سازی محافظت می‌شوند، تنوع بیشتری در پاسخ نشان می دهند.

این داده‌ها برای اولین بار نشان می‌دهند که CRISPRa به طورکلی در وضعیت کروماتین و در انواع سلول‌ها قابل استفاده است و عواملی را که بر درجه فعال‌سازی ژن تأثیر می‌گذارند را برجسته می کند. درک این عوامل در طراحی و تجزیه و تحلیل  CRISPRa که برای جستجوی ژن‌های دخیل در بیماری‌های ژنتیکی استفاده می‌شوند، مهم است.

تحقیقات بیشتری برای افزودن به این قوانین و مشاهده اینکه آیا تکنیک‌های تداخل CRISPRa یا CRISPR به شیوه‌ای مشابه عمل می‌کنند، مورد نیاز است.

منبع:

https://www.sanger.ac.uk/news_item/