(CRISPR/CAS9): حصل المقص الجيني الثوري على جائزة نوبل

في البرية، كانت هناك دائمًا فريسة وحيوانات مفترسة. في العالم المجهري للبكتيريا، يتم تمثيل الحيوانات المفترسة، أو بالأحرى الغزاة، بواسطة البكتيريا: فهي فيروسات تهاجم البكتيريا، حيث تحقن المادة الوراثية الخاصة بها لبدء النسخ المتماثل.

للدفاع عن نفسها ضد هذه الهجمات غير المرغوب فيها، طورت البكتيريا نظامًا بارعًا: «مقص» جزيئي دقيق للغاية يقطع الحمض النووي للغزاة ويعطله، وبالتالي يمنع العدوى.

والأكثر إثارة للدهشة أنه بفضل نظام (CRISPR/CAS9)، فإن البكتيريا قادرة على حفظ العدوى التي حدثت بالفعل وراثيًا، مما يسمح لها بالاستجابة بسرعة لمقابلة ثانية محتملة مع العامل الممرض ونقل تلك الاستجابة إلى نسلها.

(CRISPR/CAS9) ،يشار إليه أحيانًا ببساطة باسم (CRISPR)، عبارة عن مركب يتكون من جزأين لهما معًا وظيفة تحديد النقطة المطلوبة على الحمض النووي المستهدف وقطعها.

على وجه الخصوص:

• تشارك (CRISPR) في التعرف على التسلسلات المراد قطعها. هذا الاعتراف محدد تمامًا ويتم بفضل جزيء (RNA) الخاص، ويسمى «دليل RNA» (الذي يكون تسلسله مكملاً لتسلسل الموقع المراد قطعه على الحمض النووي)، والذي يمكن تعديله بسهولة في المختبر. كما يوحي اسمه، (RNA) يقود و"يوجه"(Cas9)، المكون الآخر للمركب، من خلال إخباره بمكان القطع.
• (Cas) ،متبوعًا عادة برقم 9 ،هو نوكلياز، أي إنزيم يقطع الحمض النووي، وهو مسؤول بالفعل عن قطع الجزيء المستهدف. عند إقرانه بـ(Cas9)، يعمل دليل (RNA)كنوع من «المرساة»، مما يوقف (Cas9)على تسلسل الحمض النووي المعين. يقدم (Cas9)، الذي يرمز اسمه إلى (CRISPR-Associated)، تمزقًا حلزونيًا مزدوجًا في الموقع المختار، ويمكن برمجته لإجراء تغييرات محددة على جينوم الخلية.

بمجرد القطع، يمكن تعديل الحمض النووي بواسطة آليات الإصلاح الطبيعية للخلية؛ خلاف ذلك، مع التدابير المناسبة، يمكن إزالة تسلسلات الحمض النووي الضارة من الجينوم المستهدف أو يمكن استبدال التسلسلات، على سبيل المثال عن طريق تصحيح الطفرات المسببة للأمراض.

و تحديدًا، لماذا يعتبر (CRISPR/CAS9) تقنية ثورية؟ لماذا فازت بجائزة نوبل؟ ما هي إمكاناتها؟ سألنا الدكتور أنجيلو لومباردو (Angelo Lombardo)، رئيس مجموعة وحدة التنظيم اللاجيني وتحرير الجينوم المستهدف في مستشفى سان رافاييلي والباحث في (UniSR).

(CRISPR/CAS9)هو نظام تحرير جينات متعدد الاستخدامات. يتسبب مركب (CRISPR/CAS9)في حدوث كسر في الحلزون المزدوج للحمض النووي، وبالتالي تنشيط عمليات الإصلاح المحفوظة والتي يمكن أن تؤدي في النهاية إلى تعطيل الجين المستهدف.

يمكن أيضًا استغلال هذه العمليات لإدخال معلومات جينية جديدة في الموقع المستهدف لـ (CRISPR/CAS9)، أو لتصحيح الطفرات المرضية. بمجرد التعديل، يمكن أيضًا استخدام(CRISPR/Cas9) لتوصيل العوامل إلى الحمض النووي التي تنشط أو تمنع التعبير الجيني.

أحدث ظهور (CRISPR/CAS9) ثورة في الأبحاث الطبية الحيوية، مما جعل تحرير الجينات إجراءً سريعًا وسهلاً. من وجهة نظر سريرية، فإن دقة هذا الشكل الجديد من الطب الجزيئي تفتح آفاقًا مثيرة للاهتمام لعلاج العديد من الأمراض.

أخيرًا، مع جائزة نوبل، تمت مكافأة مسار بحث طويل وفاضل، مما أدى إلى التوصيف الجزيئي لآلية عمل (CRISPR/CAS9) وأول عروض لاستخدام هذا النظام لتحرير الجينات المستهدفة.

نظام (CRISPR/CAS9) متعدد الاستخدامات وسهل الاستخدام، مما يجعله مثاليًا للعديد من التطبيقات. وتتراوح هذه من البحوث الطبية الحيوية إلى العلاج والتشخيص، من توليد نماذج الأمراض الحيوانية إلى التعديل المستهدف للجينات في الهندسة الزراعية وعلم الحيوان.

قبل(CRISPR/CAS9)، كانت هناك أنظمة تحرير الجينات المستهدفة الأخرى. من بين الأكثر فعالية، يجب الإشارة إلى نوكلياز إصبع الزنك أو(ZFN) و(TALE)، وهما نظامان لتحريرالجينات لا يزالان يستخدمان بالفعل في العيادة.

على عكس(CRISPR/Cas9)، فإن(ZFNs)و(TALENs)أكثر تعقيدًا في البرنامج، وبالتالي أقل شيوعًا. ومع ذلك، فإن استخدامها يتجاوز بكثيراستخدام (CRISPR/Cas9). سمحت السنوات العشرمن البحث والخبرة السريرية المكتسبة مع(ZFNs) و(TALENs) بالتطورالسريع لـ (CRISPR/CAS9).