به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، دانشمندان راه بالقوه جدیدی را برای ویرایش ژنوم باکتری‌ها در محیط‌های پیچیده، با تجهیز ویروس‌ها برای شکار آن‌ها و وارد کردن سیستم ویرایش ژنی کریسپر نشان داده‌اند. کریسپر ابزاری است که به دانشمندان اجازه می‌دهد تا ویرایش‌های دقیقی روی ژنوم سلول‌های زنده انجام دهند. این کار توسط آنزیمی ممکن می‌شود که بخشی از DNA را از هدف جدا می‌کند و به آن اجازه می‌دهد تا با چیزی سودمندتر جایگزین شود. استفاده از این فن آوری قدرتمند نه تنها به دانشمندان اجازه داده است تا راه‌های جدیدی برای درمان بیماری‌ها پیدا کنند، بلکه به مهندسی محصولات کشاورزی سالم‌تر، کنترل آفات، حذف آلرژن‌ها از حیوانات خانگی و تبدیل سلول‌ها به کامپیوترهای کوچک نیز پرداخته است.

در اصل، کریسپر توسط باکتری‌ها به عنوان یک مکانیسم دفاعی در برابر ویروس‌هایی که آن‌ها را آلوده می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما در مطالعه جدید محققان این موضوع را تغییر دادند. آن‌ها ویروس‌های شکار باکتری به نام باکتریوفاژها را مهندسی کردند که می‌توانستند سویه‌های خاصی از باکتری‌ها را هدف قرار داده و به آن‌ها  DNA کریسپر تزریق کنند تا ویرایش‌های خاصی روی ژنوم آن‌ها انجام شود. در آزمایش‌های آزمایشگاهی، فاژهایی که T7 و لامبدا نامیده می‌شوند وظیفه رساندن ژن‌هایی به اشریشیا کلی را داشتند که باکتری‌ها را فلورسنت می‌کرد و مقاومت آن‌ها را به یک آنتی‌بیوتیک تغییر می‌داد.

در آزمایش بعدی، تیم از فاژ لامبدا برای انتقال آنچه‌که به عنوان ویرایشگر پایه سیتوزین شناخته می‌شود، استفاده کرد. این ابزار DNA هدف را برش نمی‌دهد بلکه یک باز را در توالی تغییر می‌دهد، و یک ویرایش ملایم تر برای غیرفعال کردن ژن‌های خاص ایجاد می‌کند. ماتیو نتری، نویسنده اصلی این مطالعه گفت:" ما در اینجا از یک ویرایشگر باز‌ها به عنوان یک نوع کلید روشن و خاموش قابل برنامه ریزی برای ژن‌های اشریشیا کلی استفاده کردیم. با استفاده از چنین سیستمی، ما می‌توانیم تغییرات تک رشته ای بسیار دقیقی در ژنوم، بدون شکست DNA دو رشته ای که معمولا با هدف گیری CRISPR-Cas همراه است، ایجاد کنیم."

CRISPR-Cas (CRISPR-associated Protein) يك پروتئين متصل به كريسپر است. اين پروتئين، نوعي آنزيم برش‌دهنده‌ي DNA است كه به RNAي راهنماي كريسپر متصل بوده و پس از اتصال آن RNA به DNA هدف، DNA هدف را برش زده و در نتيجه، ژن مورد نظر را غيرفعال مي‌كند. در نهایت آزمایش آخر برای شبیه سازی یک محیط طبیعی‌تر، با استفاده از یک اکوسیستم ساخته شده به نام EcoFAB، طراحی شد. این آزمایش شامل بارگیری یک مخزن با یک خاک مصنوعی ساخته شده از شن و کوارتز، مقداری مایع، و سه نوع باکتری مختلف، از جمله اشریشیا کلی بود. هدف آزمایش این بود که فاژها تا چه حد می‌توانند اهداف خود را در محیطی طبیعی تر شکار کنند و آیا می‌توانند اشریشیا کلی را از گونه‌های دیگر جدا کنند یا خیر.  هنگامی که فاژ لامبدا به EcoFAB معرفی شد، موفقیت قابل توجهی در ویرایش اشریشیا کلی داشت، و تیم تا ۲۸ درصد کارایی را در بین جمعیت باکتریایی گزارش کرد.

محققان می‌گویند این تکنیک در نهایت می‌تواند در ویرایش ژن‌ها در مقیاس بزرگ در باکتری‌های خاک یا شاید حتی میکروبیوم روده کاربرد پیدا کند. رودولف بارنگو، نویسنده این مطالعه گفت: " ما این کار را به عنوان مکانیسمی برای کمک به میکروبیوم روده نیز می‌بینیم. ما می‌توانیم تغییری در یک باکتری خاص ایجاد کنیم و بقیه میکروبیوم بدون آسیب باقی می‌ماند. این اثبات مفهومی است که می‌تواند در هر جامعه میکروبی پیچیده‌ای به کار گرفته شود، برای مثال در کشاورزی که می‌تواند به سلامت بهتر گیاهان منجر شود و همچنین در انسان به سلامت دستگاه گوارش بهتر ترجمه شود، دو حوزه با اهمیت برای تولید غذای سالم و سلامت بدن."

پایان مطلب./