موضوع مقاله: خرموش سرکوب‌شده | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # خرموش سرکوب‌شده | مقدمه: چپ|بی‌قاب خرموش سرکوب‌شده یا خرموش ناک‌اوت یک خرموش دستکاری‌شده ژنتیکی است که تنها یک ژن از طریق یک جهش هدفمند ( به دام انداختن ژن ) خاموش شده است که برای تحقیقات دانشگاهی و دارویی استفاده می‌شود. | ## بخش 1: خرموش سرکوب‌شده | خرموش‌های سرکوب‌شده می‌توانند بیماری‌های انسانی را تقلید کنند و ابزار مهمی برای مطالعه کارکرد ژن (ژنومیک عملکردی ) و کشف و توسعه دارو هستند. فناوری‌ای که از طریق تأمین مالی مؤسسه‌های ملی بهداشت (NIH) و کارهایی که اعضای کنسرسیوم موش‌های ناک‌اوت (KORC) انجام دادند توسعه یافت، به روش‌هایی مقرون‌به‌صرفه برای ایجاد موش‌های ناک‌اوت منجر شد. اهمیت توسعه موش به‌عنوان ابزاری چندمنظوره‌تر برای پژوهش‌های سلامت انسان از طریق سرمایه‌گذاری ۱۲۰ میلیون دلاری NIH در قالب کنسرسیوم پروژه توالی‌یابی ژنوم موش آشکار می‌شود که به تهیه پیش‌نویس توالی یک نژاد آزمایشگاهی از موش قهوه‌ای یا نروژی (Rattus norvegicus) انجامید. پیشرفت‌های بیشتر در فناوری نوکلئاز انگشت روی در سال ۲۰۰۹ به ایجاد نخستین موش صحرایی با جهش‌های هدفمند انجامید که از طریق خط جنسی قابل انتقال هستند. مدل‌های بیماری در موش‌های مبتلا به نقص ژنتیکی برای بیماری‌های پارکینسون، آلزایمر، فشار خون بالا و دیابت، با استفاده از فناوری نوکلئاز انگشت روی توسط آزمایشگاه‌های SAGE تجاری‌سازی شدند. کاربرد پژوهشی موش‌ها، رت‌ها و انسان‌ها شباهت ژنتیکی زیادی با یکدیگر دارند، که این امر جوندگان را به موجودات مدل مناسبی برای مطالعه عملکرد ژن‌های انسانی تبدیل می‌کند.هم موش‌ها و هم رت‌ها نسبتاً کوچک هستند، کار با آن‌ها آسان است، چرخه تولیدمثل کوتاهی دارند و از نظر ژنتیکی قابل دستکاری هستند. در حالی که موش‌ها به‌عنوان یک مدل مفید از جوندگان شناخته شده‌اند و فناوری‌هایی برای غیرفعال‌سازی ژن‌های آن‌ها به‌صورت روتین توسعه یافته است، در بسیاری از شرایط، رت‌ها حیوانات آزمایشگاهی برتری برای مطالعه و مدل‌سازی بیماری‌های انسانی محسوب می‌شوند. برای مثال، ضربان قلب موش‌ها بیشتر شبیه ضربان قلب انسان است، در حالی که ضربان قلب رت‌ها پنج تا ده برابر سریع‌تر است. به‌طور گسترده‌ای اعتقاد بر این است که موش‌ها مدل بهتری نسبت به رت‌ها برای مطالعه بیماری‌های قلبی-عروقی انسان، دیابت، آرتروز، و بسیاری از اختلالات خودایمنی، عصبی، رفتاری و اعتیاد هستند، به‌ویژه در مطالعات رفتاری، زیرا اجتماعی‌تر از رت‌ها هستند و رفتارشان بهتر رفتار انسانی را شبیه‌سازی می‌کند.علاوه بر این، مدل‌های مبتنی بر رت‌ها در آزمایش دینامیک دارویی و سمیت ترکیبات درمانی بالقوه بر مدل‌های مبتنی بر موش برتری دارند، که این موضوع تا حدی به این دلیل است که تعداد و نوع بسیاری از آنزیم‌های سم‌زدایی آن‌ها بسیار مشابه آنچه در انسان وجود دارد.اندازه بزرگ‌تر رت‌ها نسبت به موش‌ها آن‌ها را برای مطالعه با دستگاه‌ها مناسب‌تر می‌کند و همچنین دستکاری‌هایی مانند نمونه‌گیری خون، بررسی هدایت عصبی و انجام جراحی را آسان‌تر می‌سازد. | ## بخش 2: خرموش سرکوب‌شده | فنّاوری‌های دستکاری ژنتیکی در موش‌ها در دسترس است که معمولاً برای مدل‌سازی بیماری‌های انسانی استفاده می‌شود. با این حال، حذف‌های ژنتیکی منتشرشده برای حدود ۶۰٪ از ژن‌ها وجود دار با این حال، برای اکثریت قریب به اتفاق بیماری‌های شایع انسانی، مدل موشیِ غیرفعال‌شده (knockout) وجود ندارد. مدل‌های رتِ ناک‌اوت می‌توانند جایگزینی برای موش‌ها باشند و امکان ایجاد اختلالات ژنتیکی جدیدی را فراهم کنند که در موش‌ها در دسترس نیست. مقایسه جهش‌ها در رت‌ها و موش‌ها می‌تواند به تفکیک فنوتیپ‌های اختصاصی جوندگان از فنوتیپ‌های عمومی پستانداران کمک کند. چالش‌های تولید ز مدل‌های موش صحرایی (رت) برای توسعه بسیاری از حوزه‌های پژوهش پزشکی استفاده شده است، از جمله: بیماری‌های قلبی‌عروقی، اختلالات روانی (مطالعات مداخله‌های رفتاری و اعتیاد)، باززایی عصبی، دیابت، پیوند اعضا، بیماری‌های خودایمنی (مانند آرتریت روماتوئید)، سرطان، و ترمیم زخم‌ها و استخوان‌ها. اگرچه تکمیل توالی ژنوم موش صحرایی اطلاعات بسیار مهمی فراهم می‌کند، اما درک ارتباط این بیماری‌ها با عملکرد ژن‌ها نیازمند روشی کارآمد برای ایجاد مدل‌های موش صحرایی اصلاح‌شده ژنتیکی (Knockout) است که در آن توالی‌های ژنی مشخصی دستکاری می‌شوند. سلول‌های بنیادی جنینی موش صحرایی (ES cells) تنها به‌تازگی جدا شده‌اند و هنوز هیچ شواهد قطعی از انجام موفقیت‌آمیز دستکاری ژنتیکی در آن‌ها گزارش نشده است. بنابراین، بسیاری از روش‌های متداول و گسترده دستکاری ژنتیکی که در موش‌ها استفاده می‌شوند، در حال حاضر در موش صحرایی قابل اجرا نیستند. اگرچه شبیه‌سازی از طریق انتقال هسته سلول سوماتیک (SCNT) از نظر تئوریک می‌تواند برای ایجاد موش‌های صحرایی حامل جهش‌های مشخص از طریق ایجاد جهش در سلول‌های سوماتیک و سپس استفاده از آن‌ها در فرآیند SCNT به کار رود، اما این روش تاکنون با موفقیت برای تولید موش‌های صحرایی ناک‌اوت (knockout rats) استفاده نشده است. | ## بخش 3: خرموش سرکوب‌شده | از مهم‌ترین مشکلات آن می‌توان به کارایی بسیار پایین تکنیک SCNT اشاره کرد، به‌طوری‌که اولین گزارش منتشرشده نرخ موفقیت کمتر از ۱٪ را نشان داده است. از سوی دیگر، جهش‌های ایجادشده توسط ENU یک روش رایج برای ایجاد غیرفعال‌سازی ژنی تصادفی در موش‌ها محسوب می‌شوند و می‌توان از آن در موش‌های صحرایی نیز استفاده کرد. ENU گروه اتیل خود را به اتم‌های اکسیژن یا نیتروژن موجود در DNA منتقل می‌کند و این امر موجب خطا در جفت‌شدن بازها و جایگزینی جفت‌های باز می‌شود. حیوانات جهش‌یافته را می‌توان با تزریق ENU به موش نر و سپس جفت‌گیری آن با یک ماده نوع وحشی برای تولید نسل جهش‌یافته ایجاد کرد. جهش‌های ناشی از ENU نرخ بالایی از تغییرات تصادفی ایجاد می‌کنند، به‌طوری‌که تقریباً در هر ۲۰۰ تا ۷۰۰ گامت، یک تغییر در یک جفت باز در هر ژن خاص رخ می‌دهد. جزء اول شامل ۳ تا ۴ حوزه از انگشت‌های روی است، در حالی که جزء دوم با حوزه کاتالیتیکی (نوکلئازی) آنزیم اندونوکلئاز FokI مطابقت دارد. در مقابل، نوکلئازهای مؤثره شبه فعال‌کننده رونویسی (TALENs) پروتئین‌های مهندسی‌شده‌ای هستند که به DNA متصل می‌شوند و با ایجاد شکست‌های دو‌رشته‌ای در DNA در محل‌های تعیین‌شده توسط کاربر، ویرایش هدفمند ژنوم را تسهیل می‌کنند. | ## جمع‌بندی | هنگامی که سلول از مسیر اتصال انتهایی غیرهمولوگ برای ترمیم شکست دو‌رشته‌ای استفاده می‌کند، عدم دقت این مسیر اغلب منجر به ایجاد جهش‌های هدفمند می‌شود.