نوبلی برای قیچی اصلاح

نوبل شیمی به زیست‌شناس‌ها رسیدهفتم اکتبر امسال، «امانوئل شارپنتیه» فرانسوی و «جنیفر آ. دودنا» آمریکایی با کشف یکی از تیزترین ابزارهای ویرایش ژن به جمع ۵ زن برنده جایزه نوبل شیمی در تاریخ پیوستند. کشف قیچی ژنتیکی «کریسپر/کس۹» (CRISPR/Cas9) حاصل تحقیقات این دو دانشمند است که امکان تغییر در DNA حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها را با دقت بسیار بالا فراهم می‌کند.سد دفاعی باکتری مقابل ویروسامانوئل شارپنتیه، مدیر واحد علوم عوامل بیماری‌زا در موسسه «مکس پلانک» در برلین آلمان، بر روی باکتری استرپتوکوکوس پیوژن (Streptococcus pyogenes) و سیستم دفاعی آن در برابر ویروس‌ها‌اهامطالعاتی انجام داد. یکی از خطراتی که باکتری‌ها را تهدید می‌کند، ویروس‌ها هستند. ویروس‌ها طی حمله به باکتری‌ها، خود را درون سلول باکتری تکثیر می‌دهند و در نهایت آن را از بین می‌برند. سپس، ویروس‌های جدید از سیتوپلاسم سلول خارج می‌شوند تا به باکتری‌های بیشتری حمله و آن‌ها را نابود کنند. شارپنتیه در ساختار باکتری استرپتوکوکوس پیوژن، مولکول tracrRNA را کشف کرد. او مشاهده کرد که این مولکول جزئی از کریسپر است که به عنوان بخشی از سیستم ایمنی باکتری عمل می‌کند و می‌تواند با شکستن DNA ویروس‌ها، آن‌ها را نابود کند. شارپنتیه کشف خود را در سال ۲۰۱۱ به چاپ رساند. در همان سال، شارپنتیه همکاری خود را با جنیفر دودنا، استاد دانشگاه کالیفرنیا برکلی در ایالات متحده و محقق موسسه «HHMINEWS» که بیوشیمیستی حاذق در زمینه مولکول‌های RNA است، آغاز کرد. آن دو موفق شدند که این قیچی ژنتیکی باکتریایی را در آزمایشگاه تولید و با کاهش اجزای این قیچی مولکولی، استفاده از آن را ساده‌تر کنند. کریسپر/کس9 به طور طبیعی می‌تواند DNA را از ویروس تشخیص دهد. در پژوهشی دیگر، شارپنتیه و دودنا، این قیچی ژنتیکی را بازطراحی کردند تا با کمک آن بتوان به صورت کنترل شده، هر مولکول DNA را از محل از پیش تعیین‌شده برش زد.قیچی مولکولی کریسپر/کس۹مولکول کریسپر/کس۹ از دو بخش تشکیل شده است: بخش اول یک راهنمای ژنتیکی است که شامل یک RNA است. رشته RNA راهنما، آنزیم را در نقطه خاصی از DNA قرار می‌دهد. برای هدفمندسازی این مولکول جهت برش بخش خاصی از DNA، لازم است که دانشمندان RNA راهنما را با اطلاعات مناسب برنامه‌نویسی کنند. بخش دوم، آنزیم کس۹ است که می‌تواند DNA را برش دهد و پس از خروج ژنوم مورد نظر، دو رشته باقی‌مانده را به هم متصل کند. پس از برقراری برهم‌کنش میان رشته RNA و یک رشته از DNA در محل موردنظر، آنزیم فرآیند برش را پیش می‌برد. این یعنی پس از برش DNA می‌توان کدهای حیات را بازنویسی کرد.بیم و امیدهای یک کشفپس از کشف قیچی‌های ژنتیکی کریسپر/کس۹ در سال ۲۰۱۲، استفاده از آن‌ها گسترش یافت و بشر با دوره جدیدی از دنیای زنده روبه‌رو شد. این ابزار علاوه برتوانایی بی‌نظیر در عملکرد، بسیار مقرون به‌صرفه است و سرعت عمل بالایی دارد و تاکنون کمک شایانی به اکتشافات جدید در مراحل اولیه تحقیقات کرده است. گیاه‌شناسان موفق به پرورش گیاهانی مقاوم در برابر قارچ‌ها، آفات و خشک‌سالی شده‌اند. در حوزه پزشکی، آزمایشات بالینی روش‌های جدید درمان سرطان در حال انجام است و امید است تا درمان بیماری‌های وراثتی به وقوع بپیوندد. در پی موفقیت‌های به‌دست آمده از کاربرد این ابزار اصلاح ژن، در سال ۲۰۱۸ یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه واشنگتن به رهبری «جوزف موگوس» آنزیمی به نام DddA را در نوعی باکتری کشف کردند که بدون نیاز به کریسپر/کس۹ می‌تواند روی DNA دو رشته‌ای عمل کند. اگرچه این روش تا استفاده بالینی فاصله دارد اما امید است تا از آن بتوان برای درمان بیماری‌های ژنتیکی که کریسپر قادر به درمان آن‌ها نیست، استفاده کرد.با وجود پیشرفت‌های صورت‌گرفته در حوزه اصلاح ژن، استفاده از کریسپر نگرانی‌هایی را در خصوص اصلاح ژنتیک انسانی به وجود آورده است. تولد یک جفت نوزاد مهندسی ژنتیک‌شده با فناوری کریسپر در چین که با هدف ایمن کردن آن‌ها نسبت به ویروس ایدز صورت گرفته است، از سوی جامعه جهانی، عملی غیر اخلاقی تلقی شده و نگرانی‌هایی در پی داشته است. برخی از دانشمندان معتقدند با توجه به اینکه تأثیر دقیق این فناوری بر انسان هنوز در هاله‌ای از ابهام است، این کار فعلا نباید روی هیچ انسانی انجام گیرد. بدون شک، کریسپر یک تکنولوژی‌ست که تحول عظیمی در توسعه محصولات مورد نیاز انسان به وجود می‌آورد. حال باید دید که در آینده چگونه بر نوع بشر تأثیر خواهد گذاشت؟نازیلا ویسی