تکنیک ویرایش ژن CRISPR چیست و چرا اهمیت دارد؟

 

تصور کنید که یک جهش ژنتیکی نادری را به ارث برده اید و این جهش در سن 50 سالگی قطعا سبب ابتلای شما به سرطانی لاعلاج می شود (به دور از جان تان البته).

و احتمالا در اثر ابتلا به همین سرطان هم بدن شما به قدری ضعیف می شود که دیگر توان مقاومت نداشته و فوت خواهید کرد. اما اگر به شما بگوییم این ژن به ارث رسیده از اجدادتان را می توانید کاملا از ژنوم خود خارج کنید و نسل های بعد از شما نیز صفت کد شده (سرطان) توسط این ژن را بروز ندهند چطور؟

همین چند خط، به طور کاملا ساده تکنیک ویرایش ژن CRISPR را توضیح می دهند. این فناوری پیشرفته نه تنها می تواند استخر ژنی جوامع بشری (مجموعه ژنوم تمام مردم یک جامعه) را اصلاح و دستخوش تغییرات گسترده کند، بلکه قادر است سیستم سلامت، غذا و دارو، کشاورزی و تمام صنایع مرتبط با علوم زیستی را از پایه و اساس دگرگون سازد.

CRISPR چیست؟

به بیان ساده، اکتشاف بزرگ تکنولوژی قرن حاضر است. CRISPR (تلفظ صحیح: کریسپِر) متشکل است از حروف اول یک عبارت طولانی که فارسی شده آن می شود تناوب های کوتاهِ پالیندرومی فاصله دارِ منظمِ خوشه ای. در واقع، یک جور سیستم ایمنی است که در کد ژنتیکی سلول های ما نهفته است.

استرپتوکوکوس پایوژنز و تکنیک CRISPR-Cas9

 

این ژن ها در توالی های کوتاه و فواصل مشخص تناوب می یابند و وقتی این سیستم ایمنی، ژنی خارجی را تشخیص می دهد (یا در واقع همان ژن ویروسی که سعی دارد DNA خود را وارد DNA سلول میزبان کند)، فضایی بین این تناوب ها می سازد تا از ویروس در امان بماند. این سیستم که CRISPR-Cas نامیده می شود، می تواند کدهای نامناسب واقع شده در این فواصل را هدف قرار داده و آن ها را از دل DNA بیرون بکشد، آن هم به وسیله آنزیم هایی خاص.

Cas9 اولین آنزیمی بود که با استفاده از سیستم CRISPR-Cas کشف شد و همانند یک قیچی ژنتیکی عمل می کند. این قیچی، به دانشمندان کمک می کند تا DNA را ویرایش کرده و به جای بخش های حذف شده، ژن های دیگری را بگنجانند.

اما به هر حال، CRISPR-Cas یک نرم افزار نیست و بدن انسان هم مانند کامپیوتر عمل نمی کند، به همین دلیل Cas9 نیازمند کمک است تا به جایگاه درست رفته و قسمت درستی را از DNA قیچی کند. Cas9 با استفاده از توالی ریبونوکلئیک اسید از پیش طراحی شده ای به نام guideRNA یا gRNA، می تواند برش دقیق را در ناحیه درست ایجاد کند.

gRNA در واقع نقشه عملکردی آنزیم Cas9 است و به آن می گوید که کجا به DNA متصل شده، کجا برش بزند و کجا ژن جدید را قرار دهد.

نبردی بزرگ

کریسپر اولین بار حدود یک دهه پیش مورد استفاده قرار گرفت اما حالا یک نبرد دائمی میان دو گروه بزرگ درگیر این اکتشاف بزرگ و نحوه استفاده از Crisper Cas9 وجود دارد. یک طرف قضیه، جنیفر دودنا از دانشگاه برکلی و همکارش امانوئل کارپنتیر از انستیتو مکس پلانک برلین هستند و در سمت دیگر، فنگ ژنگ و همکارانش در دانشگاه MIT که بیشترین پتنت این فناوری را در اختیار دارد.

هر سه این افراد امسال برای دریافت مشترک جایزه نوبل نامزد شده بودند اما شانس با آن ها یار نبود و گفته می شود که شاید سال آینده این سه جایزه نوبل خود را دریافت کنند. جالب اینجاست که سه دانشمند نام برده با تاسیس شرکت بیوتکنولوژی خودشان، مبارزه علیه سرطان و دیگر بیماری ها با ریشه ژنتیکی را آغاز کرده اند. اما اینکه چه کسی باید صاحب این فناوری میلیارد و شاید تریلیارد دلاری باشد را هنوز کسی نمی داند.

دودنا و کارپنتیر اولین بار طرح خود را سال 2015 در ژورنال Science منتشر کردند و به خاطر پژوهش شان دستاورد Breakthrough Prize را دریافت کردند ولی با این حال، پتنت اصلی متعلق است به دانشگاه MIT.

اگرچه دودنا و کارپنتیر اول از همه پتنت را به ثبت رساندند اما MIT مبلغ بیشتری پرداخت تا پروسه ثبت آن ها زودتر انجام شود و صاحب یکی از بزرگ ترین کشفیات تاریخ بشر شود که توسط کمپانی ها و انستیتوهای دیگری پشتیبانی می شد.

این نبرد حقوقی همچنان ادامه دارد و تاکنون ده ها میلیون دلار بابت حق وکلای طرفین پرداخت شده که احتمالا هم قرار نیست به این زودی ها پایانی داشته باشد.

قدرت و مسئولیت پذیری


همانند بسیاری از کشفیات بزرگ علمی بشر، کریسپر هم پرسش های اخلاقی بسیاری را به وجود می آورد که پاسخ دادن به آن ها کار ساده ای نیست.

به عنوان مثال، در حال حاضر این فناوری خطرات بسیاری دارد. علی رغم همه وعده هایی که به واسطه تکنیک کریسپر داده شده، این فناوری هنوز کامل و بی نقص نیست و دانشمندان هنوز باید روی آن کار کنند تا به قدری بی خطر باشد که روی انسان کاربرد پیدا کند.

پیتر پارکر یا همان اسپایدرمن خودمان می گوید که قدرت زیاد، مسئولیت پذیری بسیاری را هم با خودش می آورد. با این حال، دنیا نمی تواند عقب بماند. چینی ها همین الان کار روی انسان را آغاز کرده اند و فناوری CRISPR-Cas9 در حال آزمایش روی انسان است.

البته، این جمله بدان معنا نیست که چینی ها مسئولیتی در قبال اخلاقیات نمی پذیرند. آزمایش مذکور روی بیماران مبتلا به سرطانی انجام پذیرفته که همه راه ها را پیموده اند و حالا تنها امیدشان زنده ماندن به شیوه CRISPR-Cas9 است. و آزمایش مشابهی نیز قرار است در آمریکا انجام شود که البته هنوز تاییدیه سازمان غذا و دارو را دریافت نکرده.

اما از این فناوری تا کجا می توان استفاده کرد؟ برخی می گویند که صرفا برای درمان بیماری ها و تضعیف آن ها مثل سرطان. اما تا به حال به این فکر کرده اید که می توانید رنگ پوست و چشم تان را به صورت دائمی تغییر دهید یا کودکانی قوی تر و قد بلندتر داشته باشید؟ آیا دستکاری رمزهای پایه زندگی در سلول تخم و تولد کودکانی کاملا اصلاح شده که نه تنها ناقل بیماری های شناخته شده نیستند، بلکه حتی زیباتر و قوی تر شده اند ایرادی دارد؟

می توانید برای آینده ای که در آن احتمالا می توانید تمام ویژگی های ظاهری فرزندتان را خودتان انتخاب کنید و تقریبا همه بیماری های کشنده امروزی ریشه کن شده اند آماده شوید. همین حالا، انواع جراحی های پلاستیک و زیبایی ثابت کرده اند که انسان ها در ازای بیشترین سرمایه ها حاضر به تغییر شکل و ظاهر هستند. بنابراین اگر این تغییر ظاهر کاملا طبیعی و به واسطه اصلاح ژن صورت پذیرد، محبوبیت دو چندانی خواهد یافت.

با این حال، اصلاح ژنتیک یک شخص، صرفا باعث تغییر او نخواهد شد. کدهای ژنتیکی به نسل های آینده که از آن شخص پدید می آیند منتقل خواهد شد و نسل های بعدی نیز خود با افرادی آمیزش خواهند داشت که احتمالا اصلاح ژنتیکی چه روی خودشان و چه روی والدین شان صورت نپذیرفته. پاسخ به این پرسش که ترکیب ژن ها در آینده چگونه خواهد شد و اصلاح شدگان ژنتیکی از جامعه ایزوله می شوند یا خیر را باید به دست زمان سپرد.

سازمان غذا و داروی آمریکا گفته که دانشمندان فعال در حوزه تولید مواد خوراکی را از انجام فعایت با کریسپر منع نمی کند، چون آن ها قرار نیست نوترکیبی به وجود آورند یا بخشی جدید به DNA آن ماده خوراکی اضافه کنند و بلکه صرفا یک بخش از DNA را حذف می کنند. برای مثال، ژنی که سبب قهوه ای شدن قارچ ها می شود را حذف می کنند.

اما در مورد آزمایش روی انسان، مسئله بسیار جدی و حائز اهمیت است. با دستکاری ژن های مان، می توانیم هر کاری بکنیم و اگر اشتباهی صورت پذیرد، عواقب آن ممکن است غیر قابل جبران باشد. به هر حال، کریسپر هم درست همانند همه فناوری های بزرگ بشر، تازه پدید آمده و نیازمند بهبودهای فراوان است.

دولتمردان هنوز نمی دانند که این فناوری می تواند تمام بیماری های ژنتیکی را از بین ببرد و حتی در برابر دیگر بیماری ها نیز ایمنی ایجاد کند و کسب رضایت آن ها احتمالا چندین سال به طول می انجامد. زمانی که قوانین به نفع دانشمندان تغییر کند، می توان در انتظار تغییرات بزرگی ماند.

منبع : دیجیاتو