موضوع مقاله: کریسپر | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # کریسپر | مقدمه: تناوب‌هایِ کوتاهِ پالیندرومِ فاصله‌دارِ منظمِ خوشه‌ای یا به اختصار کریسپر بخشی از دی‌ان‌ایِ پروکاریوت هستند که حاوی تناوب‌های کوتاهِ توالی‌های بنیادین هستند. | ## بخش 1: کریسپر | کریسپر نوعی سیستم ایمنی تطابق پذیر در باکتری‌ها است که آن‌ها را قادر به کشف دی‌ان‌ای ویروس و بعد نابودیشان می‌کند. بخشی از سیستم کریسپر، پروتئینی به نام کَس۹ (Cas9) است، که قابلیت جستجو، برش زدن و سرانجام استحالهٔ دی‌ان‌ای ویروس را به روشی خاص دارد. فناوری کریسپر به دانشمندان اجازه می‌دهد، تغییراتی در دی‌ان‌ای سلول‌ها ایجاد کنند. تاریخچه سیستم کریسپر اولین بار سیستم کریسپر در Escherichia coli به عنوان یک توالی تکراری ۲۹ نوکلئوتیدی با فاصله ۳۲ نوکلئوتیدی توسط یوشیزومی ایشی نو ژاپنی در سال ۱۹۸۷ مطرح شد که باکتری‌ها و آرکی باکتری‌ها را از حمله باکتریوفاژها و پلاسمیدها محافظت می‌کند. این سیستم‌های دفاعی به یک RNA کوچک شناساگر توالی خاص تکیه می‌کنند و اسیدهای نوکلئیک خارجی را خاموش می‌کنند.1. طبقه‌بندی سیستم کریسپر طبقه‌بندrova و همکاران ۵ نوع سیستم کریسپر را تعریف می‌کند که دارای ۱۶ زیر نوع بر اساس ویژگی‌های مشترک و شباهت تکاملی است. این spacerها بین تکرارهای مستقیم تقسیم شده‌اند که اجازه می‌دهند سیستم کریسپر، به‌طور ایمن و دقیق و نه به‌طور غیر ایمن شناسایی شود. آرایهٔ کریسپر یک رونوشت RNA غیر کدونی است که از نظر آنزیمی از طریق مسیرهای متمایز که برای هر نوع سیستم کریسپر منحصر به فرد است، بالغ می‌شود. CrRNAهای بالغ شده نوع I و III سیستم کریسپر، سپس درون افکتورهای کمپلکس‌های پروتئینی برای تشخیص و تخریب توالی هدف لود می‌شوند. هر دو نوع I و III سیستم کریسپر از چند پروتئین مداخله گر تنظیم‌کننده برای تسهیل شناسایی توالی هدف استفاده می‌کنند. در این پژوهش دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا با بهره برداری از پپتید P2C به عنوان یکی از لیگاندهای تخمدان، موفق به ارسال اختصاصی آنزیم Cas9 به سلول‌های تخم در حال رشد شده‌اند. نتایج این تحقیق می‌تواند موجب تسهیل فرایند دست ورزی ژنتیکی در بندپایان و برخی از پستانداران شود و در کنترل بیماری هایی همچون مالاریا و تب زرد، کنترل آفت‌های گیاهی و در آینده احتمال ژن درمانی در حیوانات کاربرد داشته باشد . | ## بخش 2: کریسپر | کاربرد سیستم CRISPR/Cas9 در کشاورزی بهبود کیفیت محصولات کلاسیک دام، مانند گاو، طیور و خوک‌ها، توسط مهندسی ژنوم مبتنی بر کریسپر تسریع شده‌است. دامداران قبلاً مارکرهای کروموزومی مرتبط با صفات شناخته شده به عنوان صفات کمی را شناخته‌اند و از کمک مارکرها استفاده می‌کنند تا ویژگی‌های ارزشمندی را به‌طور انتخابی پیش گویی کنند. مهندسی فعال کریسپر در محصولات تجاری و مدل‌های آزمایشگاهی برای افزایش عملکرد ایده‌آل، افزایش تحمل به خشکی و افزایش رشد در شرایط محدود مواد غذایی و تولید محصولات با خواص تغذیه‌ای بهبود یافته مورد استفاده قرار می‌گیرد.1. کاربرد سیستم کریسپر در مواد غذایی و بیوتکنولوژی صنعتی تا به امروز، کاربرد سیستم‌های کریسپر در باکتری‌ها شامل ژنوتیپ، کشت محصولات صنعتی علیه ویروس‌ها، کنترل جذب و انتشار ژن‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک توسط باکتری‌ها و کشت‌های پروبیوتیک مهندسی می‌باشند.1. موفقیت تجاری سیستم ایمنی طبیعی کریسپر برای واکسیناسیون استرپتوکوکوس ترموفیلوس که از آن در فراورده‌های لبنی استفاده می‌شود (ماست و پنیر)، راه را برای این سیستم در تغذیه راه اندازی کرده‌است.1. کار اخیر نیز ثابت کرده‌است که مفهوم تولید باکتری مفید این است که در برابر جذب و انتشار ژن‌هایی که مقاومت آنتی‌بیوتیکی را رمزگذاری می‌کنند، ایمن می‌شود.1. فناوری کریسپر تأثیر گسترده‌ای بر تمامی صنایع مربوط به باکتری‌ها، قارچ‌ها و مخمرها خواهند داشت، چرا که ما در صدد استفاده گسترده از این ویرایش‌کننده ژنوم در این ارگان‌ها هستیم. احتمالاً CRISPR/Cas9 برای مهندسی باکتری‌ها، مخمرها و قارچ‌های صنعتی برای تولید مواد شیمیایی سبز، از جمله سوخت‌های زیستی و مواد بیولوژیکی استفاده می‌شود.1. استفاده از فناوری کریسپر روی انسان نخستین آزمایش ویرایش ژن با روش CRISPR-Cas9 روی یک انسان، ۲۸ اکتبر سال ۲۰۱۶ برای درمان سرطان ریه انجام شد. در این آزمایش یک گروه چینی به رهبری Lu Yo از دانشگاه سیچوان در شهر چنگدو، سلول‌های ایمنی فرد مبتلا به سرطان ریه را خارج و ژن عامل ایجاد پروتئین PD-1 را غیرفعال کردند. پروتئین PD-1 عملکرد سلول‌های ایمنی را کند می‌کند و به سلول‌های سرطانی اجازه انتشار می‌دهد. بدون عملکرد دیستروفین، به‌طور تجربی بیماری فرد پیشرفت کرده و تحلیل عضلانی باعث مرگ وی در حدود ۳۰ سال می‌شود. | ## بخش 3: کریسپر | در داخل نقطه کانونی جهش برای دیستروفین، یعنی اگزون ۵۵–۴۵، حذف‌های مشترک متعددی وجود دارند که چارچوب خوانش (به انگلیسی: frame reading) پروتئین‌ها را حفظ می‌کنند که این جهش‌ها منجر به تولید یک پروتئین کوچکتر می‌شوند، اما پروتئین حداقل عملکرد خود را دارا است. سنجش دیستروفین که از طریق ژن درمانی تحویل داده شود، دشوار است و به این ترتیب محققان، چشم به روی رویکردهای دیگر دوخته‌اند. از آنجایی که فرم‌های کوتاه‌تر دیستروفین هنوز هم می‌توانند عملکرد داشته باشند، حذف اگزون گزینه خوبی برای درمان DMD است. دیستروفین و ویرایشگر ژنوم از آنجایی که درمان‌های پیچیده الیگونوکلئوتید با چالش‌های فراوان همراه است، محققان شروع به کشف روش‌های ویرایش ژنوم برای از بین بردن اگزون کرده‌اند. البته اصلاح ژن‌ها در in vivo بسیار مشکل‌تر از کشت سلولی است، اما ران و همکارانش نشان داده‌اند که کریسپر و وکتور وابسته به آدنو ویروس (AAV) را می‌توان برای ویرایش مجدد ژنوم پس از تولد در موش استفاده کرد. در ابتدا کریسپر باید به هر دو سلول عضلانی قلبی و اسکلتی منتقل شود که آن یک ویرایشگر دقیق ژن دیستروفین با حداقل ریسک off-target می‌باشد. برای اینکه زمان درمان ادامه پیدا کند، در اینجا ویرایش سلول‌های بنیادی بسیار مطلوب است. DMD انتخاب خوبی برای اثبات درمان کریسپر است، زیرا این بیماری به ویژه برای مطالعات ویرایش ژنوم مناسب است. بسیار تخمین زده شده‌است که تصحیح خیلی کم دیستروفین (حدود ۴٪) برای بهبود عضلات مورد نیاز است و فقط اصلاح ۳۰٪ این ژن برای عملکرد طبیعی مورد نیاز است. حتی ویرایش با فرکانس پایین می‌تواند تفاوت زیادی در DMD ایجاد کند و تخمین زده می‌شود درمان‌های از بین بردن اگزون با استفاده از این سیستم، بر روی ۸۰٪ از بیماران DMD قابل اجرا می‌باشد. درمان لوسمی با استفاده از سیستم کریسپر Wange و همکاران در سال ۲۰۱۴ آنالیز سرطان خون را به وسیله سیستم انجام دادند. | ## جمع‌بندی | هدفگیری با کریسپر ما را در هدفگیری مناطق غیر کدکننده توانا ساخت که معمولاً به وسیله iRNA شناسایی نمی‌شوند و بیشتر sgRNAها می‌توانند به‌طور کارآمد جهش‌هایی در محل مورد نظر با قدرت شناسایی بالا به نحوی قابل قبول ایجاد کنند.