کریسپر چیست و چه آینده‌ای در انتظار آن است؟

از کوچک‌ترین موجودات تا بزرگترین موجودات روی زمین، هر موجود زنده‌ای با ژن‌هایش تعریف می‌شود. DNA موجود در ژن‌های ما مانند یک دستورالعمل برای سلول‌ها عمل می‌کند و از چهار بلوک ساختمانی به نام پایه در توالی‌هایی دقیق ساخته شده است. این پایه‌ها به سلول می‌گویند که چگونه رفتار کند و اساس هر ویژگی‌ ما (رنگ چشم‌ها رنگ موها و غیره) را تشکیل می‌دهد.

اما با پیشرفت های اخیر در زمینه‌ی ابزارهای ویرایش ژن، امروزه دانشمندان می توانند ویژگی های اساسی یک موجود زنده را تغییر دهند. محصولات مقاوم در برابر خشکسالی را بسازند و میوه‌هایی پرورش دهند که به‌هیچ وجه به مرور زمان قهوه‌ای نمی‌شود. حتی با وجود چنین ابزارهایی بشر ممکن است بتواند از گسترش شیوع بیماری های عفونی جلوگیری کند. در این میان کریسپر سریع‌ترین، آسان‌ترین و ارزان‌ترین ابزار ویرایش ژن است.

کریسپر چیست و از کجا آمده است؟

در کمال تعجب، باید بدانید که کریسپر در واقع یک فرآیند طبیعی است که به عنوان یک سیستم ایمنی در باکتری‌ها عمل می‌کند. درواقع با کمک کریسپر باکتری‌ها می‌توانند در برابر ویروس های مهاجم، به خوبی از خود دفاع کنند. به منظور درک سازکار کریسپر فرض کنید که یک ویروس به باکتری‌ای حمله می‌کند، در چنین حالتی پروتئین‌هایی موسوم به کاس بخشی از DNA ویروسی را قطع می‌کنند و به ناحیه کریسپر (بخشی از دی‌ان‌ایِ باکتری و حاوی توالی‌های خوشه‌ای منظم و تکراری‌ای از دی ان ای) باکتری می‌افزاید. پس از این فرآیند یک کپی فوری شیمیایی از آن کدهای ویروسی در قطعات کوتاهی به نام RNA گرفته می‌شود. پس از این فرآیند RNA به پروتئین خاصی به نام Cas9 متصل می‌شود و مجتمع‌های حاصل همچون نگهبانانی عمل می کنند. درواقع اگر همان ویروس دوباره به باکتری حمله کند، این مجتمع‌های پروتئینی بلافاصله آن را تشخیص می‌دهند و Cas9 به سرعت DNA ویروسی را از بین می‌برد.

اما در سال 2012، دانشمندان توانستند این فرآیند طبیعی را به بوته‌ی آزمایشگاه بیاورند و نه فقط ویروس‌ها بلکه هر موجود دیگری را هدف قرار دهند. اما نحوه‌ی عملکرد کریسپر در آزمایشگاه چگونه است؟ طی این فرآیند دانشمندان علاقه‌مند به طراحی یک RNA راهنما هستند که با ژنی که می خواهند ویرایش کنند مطابقت داشته باشد و آن را به Cas9 وصل کند. در همین راستا RNA راهنما، Cas9 را به ژن هدف هدایت می‌کند و این قیچی مولکولی پروتئین DNA را می شکافد. بنابراین با وجود این تکنینک، دانشمندان می توانند عملاً هر ژنی را در ژنوم به شکل مصنوعی ویرایش کنند.

در پایان لازم به ذکر است که با کمک تکنیک کریسپر دانشمندان می‌تواند گیاهانی ایجاد کنند که میوه‌های بزرگ‌تری تولید می‌کنند، پشه هایی که نمی توانند مالاریا را منتقل کنند، یا حتی سلول های سرطانی مقاوم به دارو را دوباره برنامه‌ریزی کنند. همچنین کریسپر یک ابزار قدرتمند برای مطالعه ژنوم است، بنابراین گویا آینده از آن کریسپر این ابزار قدرتمند ویرایش ژنی است.