کریسپر توالی های تکرار شونده ای در DNA پروکاریوت ها است و نقش سیستم ایمنی را برای آنها ایفا میکند.این توالی ها باکتری ها را قادر به کشف و نابودی DNA ویروس،فاژ یا هر عامل بیگانه دیگری که وارد سلول باکتری میشود ، میکند.دانشمندان از طریق مطالعه سیستم ایمنی باکتری ها به فناوری ویرایش ژن به روش کریسپر دست یافتند.
فناوری کریسپر میتواند مستقیما ژن معیوب را اصلاح کند ،DNAی معیوب را جدا میکند و به جای آن DNAی سالم را میگذارد.بدین وسیله خطرات ناشی از اضافه کردن یک ژن غریبه و خارجی از بین میرود.به طور کلی کریسپر تکنولوژی برش و چسباندن ژن ها در ماده ژنتیکی است و به دانشمندان اجازه میدهد تغییراتی در DNA ی سلول ها ایجاد کنند.
مزیت این روش نسبت به دیگر روش های مهندسی ژن این است که سرعت و دقت بیشتری دارد و هزینه کمتری برای آن صرف میشود.البته نباید فکر کرد که عوارض جانبی ندارد بلکه ممکن است باعث بروز جهش های ژنتیکی ناخواسته در DNA شود.
کمپلکس CRISPR cas9 ابزاری برای اصلاح ژن به روش کریسپر
این کمپلکس شامل پروتئین cas9 و یک RNAی راهنما است.که برای اولین بار در سیستم ایمنی باکتری ها کشف شد.آنزیم cas9 به عنوان دو قیچی مولکولی عمل میکند که دو رشته DNA را در محل خاصی برش میدهد تا توالی های جهش یافته ای را درون ژنوم اصلی جای دهد یا بخشی از ژنوم را حذف کند.RNAی راهنما یا guide RNA ، RNAای از پیش طراحی شده است تا محل برش را برای آنزیم مشخص کند.
ایمن سازی باکتری ها نسبت به عوامل بیگانه توسط کریسپر
وقتی فاژ یا عامل پاتوژن وارد باکتری شود پروتئین cas9 قسمتی از DNAی آن را میچیند و با منطقه ی CRISPR در ژن باکتری ادغام میکند.ژن بیگانه به طور طبیعی رونویسی میشود و قطعه RNAی کوچکی از آن به وجود می آید.این RNA به پروتئین cas9 متصل میشود و حالا اگر عامل بیگانه دوباره وارد سلول باکتری شود این کمپلکس (CRISPR cas9) فورا آن را شناسایی میکند و DNAی آن را از بین میبرد.
اما دانشمندان تلاش کردند طوری از این سیستم استفاده کنند که تنها DNA ویروسی را موردهدف قرار ندهد بلکه روی هر DNAای در هر ارگانیسمی تاثیر داشته باشد.و این سیستم یک ابزار تغییر ژن باارزش شد.
ویرایش ژن با سیستم کریسپر
دانشمندان RNAی راهنمایی مکمل ژنی که میخواهند تغییرش دهند در ازمایشگاه طراحی میکنند و آن را داخل سلول میفرستند تا به پروتئین cas9 متصل شود و آن را به سمت ژن موردنظر ببرد.RNA به یکی از رشته های ژن متصل شده و آن را میشکند.پس سلول در صدد تعمیر رشته شکسته شده برمی اید.اما این کار مستعد خطاست و موجب خاموش شدن کامل ژن میشود به این ترتیب ژن معیوب که موجب بیماری شده بود از بین میرود. یا اینکه قطعه ای DNA هم به این کمپلکس اضافه میکنند که این قطعه، ژن معیوب را اصلاح میکند یا باعث میشود یک ژن جدید جایگزین شود.
کاربردهای سیستم کریپسر
- مدل سازی تغییرات و جهش های ژنتیکی برای یافتن روش های درمان.
- درمان بسیاری از بیماری ها به خصوص بیماری های ژنتیکی که در اثر جهش در ژن به وجود آمده اند مثل سرطان،هموفیلی و …
- طراحی محصولات کشاورزی جدید و اصلاح شده.
- تحریک رونویسی در سلول برای تولید محصولی خاص.
- ویرایش ژنتیکی سلول تخم جنین انسانی برای جلوگیری از بروز بیماری های احتمالی ژنتیکی و ارثی در او.
- به منظور تصویر سازی ساختار سه بعدی کروموزوم ، با ضمیمه کردن پروتئین فلورسنت به کمپلکسCRISPR cas9 (کریسپر کس 9) میتوان جایگاه دنباله های خاصی را در ماده ژنتیکی سلول تعیین کرد.
- علاوه بر کاربرد های وسیع این تکنولوژی در زمینه های درمانی،کشاورزی،مهندسی ژنتیک و… سیستم کریسپر،ابزار قدرتمندی نیز برای مطالعه ژنوم به شمار میرود.و حتی شاید بتوان با کمک آن در آینده ، صفات ژنتیکی انسان ها را به دلخواه آنان تغییر داد یا موجب افزایش طول عمر و جاودانگی شود.
