تغییر ژن یا کریسپر چیست و چه کاربرد‌های دارد؟

فناوری تغییر ژن یا فناوری کریسپر (CRISPR) این توانایی را به محققان می‌دهد تا ژن‌های بدن انسان را با هدف درمان بیماری‌ها، افزایش طول عمر و جاودانگی تغییر داده و اصلاح کنند.

جامعه علمی با کشف فناوری کریسپر یا فناوری تغییر ژن توانسته است به طور کلی متحول شود. هرچند این فناوری تاکنون در زندگی بشر به شهرت و محبوبیت نرسیده است، اما در آینده از آن خبر‌های زیادی را خواهیم شنید. با توجه به اینکه بسیاری از افراد از فناوری کریسپر و فناوری تغییر ژن آگاهی ندارند، به همین در این مقاله مفهوم و کاربرد‌های این فناوری را بررسی می‌کنیم.

فناوری تغییر ژن یا کریسپر چیست؟

فناوری تغییر ژن یا کریسپر (CRISPR) که مخفف Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats یا تناوب‌های کوتاه پالیندروم فاصله‌دار منظم خوشه‌ای است، به دانشمندان این توانایی را می‌دهد تا دی ان‌ای هر ژنوم را تغییر دهند یا آن را اصلاح کنند. دانشمندان به واسطه تغییر DNA قادر خواهند بود ویژگی‌های خاصی از یک ارگانیسم را تغییر دهند. البته کریسپر نوعی سیستم ایمنی تطابق‌پذیر در باکتری‌ها محسوب می‌شود که توانایی کشف دی ان‌ای ویروس و نابودی آن‌ها را فراهم می‌سازد.

پروتئینی به نام Cas۹ قسمتی از سیستم کریسپر را تشکیل می‌دهد که دارای قابلیت‌هایی، چون جستجو، برش زدن و استحاله دی ان‌ای ویروس است. به طور کلی این فناوری به دانشمندان کمک می‌کند تا در دی ان‌ای سلول‌ها تغییراتی را به وجود آورند.

تاریخچه کشف کریسپر

فرانسیسکو موهیکا توانست در سال ۱۹۹۳ در خصوص کریسپر و عملکرد‌های آن به نتایج مهمی برسد. به تدریج دانشمندان به بررسی دقیق‌تر کریسپر مشغول شدند تا در سال ۲۰۰۵ توانستند به خوبی آن را درک کنند. محققی به نام الکساندر بولوتین توانست پروتئین Cas۹ را کشف کند که یک آنزیم برای برش دی ان‌ای به‌شمار می‌رود و این توانایی را به محققان می‌هد تا بتوانند ژنوم را در سلول ویرایش کنند.

قبل از کشف فناوری کریسپر بسیاری از دانشمندان برای تغییر دی ان‌ای سال‌های تلاش کرده بودند و بررسی‌های آن‌ها موفقیت‌آمیز نبود. فناوری کریسپر یا فناوری ویرایش ژن به آن‌ها این توانایی را می‌دهد تا به راحتی مواد ژنتیکی را برش بزنند.

آناتومی کریسپر

ویروس‌ها پس از حمله به باکتری‌ها سعی می‌کنند با تکثیر در داخل باکتری‌ها، آن‌ها را نابود کنند. پس از مدتی ویروس‌های جدید از سیتوپلاسم سلول خارج شده و با هدف آلوده کردن باکتری‌های بیشتر باعث می‌شوند که میزبان در این فرایند از بین برود. در همین حین باکتری‌ها نیز یک مکانیسم دفاعی دارند تا از غرق شدن در ویروس‌ها جلوگیری کنند.

زمانی که آن‌ها با یک ویروس رو‌به‌رو می‌شوند، آن‌ها را به قطعات کوچک تبدیل می‌کنند و از پروتئین برای برش ویروس و اضافه کردن مقداری از دی ان‌ای ویروس معروف به آر ان‌ای راهنما (gRNA) استفاده می‌کنند تا قادر باشند همان ویروس را در آینده شناسایی کرده و به آسانی با آن‌ها مقابله کنند.

Cas۹ به یک پروتئین برش دی ان‌ای قدرتمند تعلق دارد که در برش ویروس‌های پیشرفته و قوی‌تر بسیار مفید است.

گفتنی است Cas۹ فقط یکی از پروتئین‌های بی‌شمار برش دی ان‌ای محسوب می‌شود که دانشمندان از آن بهره می‌برند. سایر پروتئین‌ها مانند Cas۳ نیز وجود دارد که قادرند دی ان‌ای را به جای اینکه برش دهند، مصرف کرده و نابود کنند.

دانشمندان برای اینکه بخش خاصی از دی ان‌ای را برش دهند می‌بایست باکتری‌ها را برنامه ریزی کنند که برای این کار نیز باید RNA راهنما با اطلاعات مناسب برنامه‌نویسی شود تا RNA و پروتئین را به باکتری تزریق کنند. سرانجام ترکیب CRISPR-Cas۹ آماده می‌شود.

کاربرد‌های فناوری تغییر ژن

بخش‌های مختلف جامعه علمی پس از کشف کریسپر به این فناوری علاقه‌مند شدند. با توجه به اینکه کریسپر می‌تواند ساختار‌های DNA ارگانیسم را تغییر دهد، به همین دلیل کاربرد‌های آن متعدد بوده و می‌تواند زندگی بشر را متحول سازد؛ برای مثال دانشمندان با کمک این فناوری می‌توانند گیاهانی را به وجود آورند که قادر به زندگی در شرایط ساخت باشد، دارو‌هایی را بسازند که بتواند سرطان را درمان کند و یا میوه‌هایی را تولید کنند که ابعاد آن بزرگ‌تر باشد. همچنین فناوری تغییر ژن به کمک کریسپر نسبت به سایر روش‌های ویرایش ژنوم مقرون‌به‌صرفه است.

هشدار‌ها و خط قرمز اخلاقی

با توجه به اینکه فناوری کریسپر به نوعی یک ابزار تغییر دی ان‌ای محسوب می‌شود، از لحاظ اصلاح ژنتیک انسانی نگران‌هایی را به همراه دارد. اخیرا محققان چینی توانسته‌اند یک جفت نوزاد دوقلو مهندسی ژنتیک شده به نام‌های لولو و نانا را به دنیا آورند که چنین موضوعی باعث شده است موجبی از نگرانی‌ها در خصوص این فناوری ایجاد شود.

البته این محققان مدعی هستند از فناوری کریسپر برای ایمن کردن این دوقلو‌ها در مقابل ویروس اچ آی وی استفاده شده است. البته بررسی‌ها نشان می‌دهد از بدن این دو نوزاد یک ژن به نام CCR۵ حذف شده است که حذف آن باعث تقویت حافظه می‌شود.

امروزه اصلاح ژنتیک انسان در تمامی کشور‌ها ممنوع است و از این محققان چینی به سرپرستی جیانکوی هه از دانشگاه علوم و فناوری جنوبی شنژن در این خصوص بازجویی می‌شود. این نوزادان که با اصلاح ژنتیک به دنیا آمدند به نام نوزادان طراح معروف هستند و از نظر جامعه جهانی توسط یک عمل غیر اخلاقی به وجود آمده‌اند.

از آن‌جایی که شناخت کاملی از فناوری تغییر ژن یا کریسپر وجود ندارد، برای استفاده از آن مقرراتی وضع خواهد شد.

بدون شک این فناوری می‌تواند جامعه بشری را در آینده‌ای نزدیک دگرگون کند و در خصوص آن می‌بایست تمامی جوانب را سنجید.