المصباح السحري لإصلاح الحدائق / مارغريت نوكس

يمكن لطريقة لتحرير الحمض النووي استنادا إلى "الذكريات" البكتيرية أن تحدث ثورة في الطب. لكن البعض يشعر بالقلق من أن هذه الطريقة قد تخرج عن نطاق السيطرة

بدأ عصر الهندسة الوراثية في السبعينيات عندما قام بول بيرج بدمج الحمض النووي من فيروس بكتيري إلى فيروس قرد، وقام هربرت دبليو بوير وستانلي إن كوهين بإنشاء كائنات ظلت جيناتها المدرجة في جينوماتها نشطة لأجيال. في أواخر سبعينيات القرن العشرين، أنتجت شركة جينينتيك، التي يملكها بوير، الأنسولين لمرضى السكري، حيث أنتجته من بكتيريا الإشريكية القولونية المعدلة وراثيا والتي تحتوي على جين اصطناعي من الإنسان. في ذلك الوقت، بدأ العلماء في الولايات المتحدة باستخدام الفئران المعدلة وراثيا لدراسة الأمراض.

هذه الانتصارات غيرت وجه الطب. لكن كان لديهم عيبان رئيسيان: الأدوات المتاحة للعلماء كانت غير دقيقة وغير مناسبة على نطاق واسع. في التسعينيات، تغلب الباحثون على عدم الدقة، عندما صمموا إنزيمات يمكنها قطع أماكن محددة في الحمض النووي: وهو تحسن كبير مقارنة بإدخال الحمض النووي في الخلايا بشكل عشوائي، على أمل الحصول على الطفرات المرغوبة. لكن لا يزال يتعين عليهم "تخصيص" إنزيم جديد لكل هدف مرغوب في تسلسل الحمض النووي، وهي عملية بطيئة تتطلب دقة كبيرة.

ثم، قبل عامين، في عام 2013، أبلغت مجموعة صغيرة من الباحثين الذين يعملون في مختبرات إيمانويل شاربنتييه في جامعة أوميو في السويد، وجنيفر دودنا من جامعة كاليفورنيا، بيركلي، عن اكتشاف آلية وراثية في الخلايا تسمح للعلماء لتحرير الجينومات بسهولة وسرعة غير مسبوقة. وبعد ذلك مباشرة، أظهرت فرق من العلماء في جامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أنه باستخدام هذه الطريقة من الممكن إحداث العديد من التغييرات في جينوم الخلية في نفس الوقت وبدقة كبيرة.
وقد أدى التقدم بالفعل إلى تسريع صناعة التعديل الوراثي بطرق من المرجح أن يكون لها تأثيرات عميقة ومفيدة في مجالات علم الوراثة والطب. يمكن للعلماء الآن هندسة حيوانات مختبرية معدلة وراثيا حسب الرغبة في أسابيع وتوفير حوالي عام من العمل. ويستخدم الباحثون هذه الطريقة لإيجاد علاج لأمراض مختلفة مثل فيروس نقص المناعة البشرية والزهايمر والفصام. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة جعلت التعديلات الجينية سهلة ورخيصة للغاية لدرجة أن بعض خبراء الأخلاق يتوقعون نتائج سلبية محتملة.
تُسمى هذه الطريقة "كريسبر" (تكرارات متناوبة قصيرة متجمعة ومتباعدة بانتظام)، سُميت على اسم تسلسلات الحمض النووي المحفوظة، والتي تسمح للبكتيريا بتذكر الفيروسات التي هاجمتها. لقد ظل العلماء يدرسون هذه التسلسلات الغريبة منذ أن اكتشفها باحثون يابانيون في أواخر الثمانينات. ومع ذلك، فإن القدرة الكامنة في تسلسلات كريسبر على العمل كأداة لتحرير الجينات أصبحت واضحة فقط عندما اكتشف فريق دودنا وشاربنتييه كيفية استخدام بروتين يعمل كأنزيم يسمى Cas80.

قوة الحمض النووي الريبي
التقى دودنا وشاربنتييه في عام 2013 في مؤتمر علمي في سان خوان، بورتوريكو. كان لديهما الكثير من القواسم المشتركة: كلاهما ترأس مجموعات بحثية درست كيفية دفاع البكتيريا عن نفسها ضد الفيروسات. وقد أجرى كلاهما دراسات أثبتت أن البكتيريا تتعرف على الفيروسات التي تهاجم مرة أخرى بمساعدة "الذكريات" التي تركها الغازي السابق في الحمض النووي البكتيري.
بعد وقت قصير من لقائهما، قرر دودنا وشاربنتييه توحيد جهودهما. جمع مختبر شاربنتييه في أومو تلميحات إلى أن البكتيريا العقدية تستخدم إنزيمًا واحدًا، Cas9، كنوع من السيف الذي تقطع به الفيروسات التي اخترقت جدار خلاياها. تولى مختبر دودنا في بيركلي مهمة فهم كيفية عمل Cas9.
وبصدفة غريبة، مثل تلك التي تكمن وراء العديد من الاكتشافات العلمية، اتضح أن اثنين من الباحثين، كريستوف هيلينسكي في مجموعة شاربنتييه ومارتن يينك، الذي كان آنذاك في مختبر دودنا، نشأوا في مدن مجاورة ويتحدثون نفس اللهجة البولندية. وقال دودنا: "لقد بدأوا التحدث مع بعضهم البعض عبر سكايب، وتم إنشاء "كيمياء" بينهم وبدأوا في تبادل البيانات مع بعضهم البعض والتوصل إلى أفكار للتجارب". "ومن هناك انطلق المشروع."
أدرك العلماء في كلا المختبرين أنه يمكن استخدام Cas9 في تحرير الجينوم، وهو نوع من الهندسة الوراثية التي تستخدم الإنزيمات كأرقام قطع جزيئية. تقوم الإنزيمات، التي تسمى nucleases، بتكسير الحمض النووي المزدوج في مواقع معينة، والخلية، التي تقوم بإصلاح مكان الكسر، تتضمن أحيانًا مادة وراثية جديدة يضعها العلماء في النواة. عندما بدأ دودنا وشاربنتييه في التعاون، كانت الطريقة الأكثر قبولًا المتاحة لتحييد الجين أو تغييره هي التكيف مع كل حالة مع الإنزيم الذي سيكون قادرًا على العثور على التسلسل المستهدف في الحمض النووي وقطعه. بمعنى آخر، كان على العلماء أن يخيطوا لكل تعديل وراثي إنزيمًا جديدًا يستهدف تسلسل الحمض النووي المطلوب.

أدرك دودنا وشاربنتييه أن الإنزيم Cas9، الذي تستخدمه البكتيريا العقدية للدفاع المناعي، يستخدم الحمض النووي الريبوزي (RNA) كدليل يقوده إلى هدفه في الحمض النووي. عند البحث عن الهدف، يعمل Cas9-RNA المرفق على طول الحمض النووي، بشكل عشوائي على ما يبدو، حتى يجد هدفًا واعدًا. وتبين أن الكشف هو الطريقة التي يبحث بها إنزيم Cas9 عن هذا التسلسل القصير من الحمض النووي. يلتزم إنزيم Cas9 بهذا التسلسل، ويفتح الحلزون المزدوج ويتحقق مما إذا كانت الخيوط الموجودة فيه تتطابق مع الحمض النووي الريبي الموجه. فقط عندما يتطابق الحمض النووي مع الحمض النووي الريبوزي الموجه، سيقوم Cas9 بقطعه. إذا كان من الممكن تسخير هذا النظام الموجه بالحمض النووي الريبوزي (RNA)، فلن يضطر الباحثون إلى إنشاء إنزيم جديد في كل مرة للوصول إلى كل هدف في الجينوم. سيكون التحرير أبسط وأرخص وأكثر كفاءة.

وبعد أشهر من البحث التعاوني حول Cas9، حقق الفريق عبر الأطلسي تقدمًا كبيرًا. يتذكر دودنا تلك اللحظة بوضوح: كان يانيك، الذي كان وقتها زميلًا في مرحلة ما بعد الدكتوراه، يجري تجارب Cas9 في مختبر يطل على المسرح اليوناني على أحد التلال المشجرة على حافة حرم جامعة بيركلي. في أحد الأيام، جاء إلى مكتب دودنا لمناقشة النتائج وتحدثوا عن شيء تم التوصل إليه بالتعاون مع هيلينسكي: في الطبيعة، يستخدم Cas9 في البكتيريا العقدية ليس دليلًا واحدًا من الحمض النووي الريبوزي، بل اثنين لضبط المكان الصحيح في الخلية. الحلزون المزدوج للحمض النووي للغزاة. ماذا سيحدث إذا قاموا بربط الدليلين بدليل واحد بشكل مصطنع دون الإضرار بفعاليتهما؟ إن الحاجة إلى تغيير تسلسل واحد بدلاً من اثنين ستؤدي إلى تسريع عمل الهندسة الوراثية إلى أقصى حد. إن بناء دليل الحمض النووي الريبوزي (RNA) أسهل بكثير من بناء الوسطاء في ربط الإنزيمات المخيطة المعنية، بالطريقة القديمة، على مخططات الترميز المعقدة الخاصة بهم.
يقول دودنا: "لقد كانت إحدى تلك اللحظات عندما تنظر إلى البيانات وفجأة يضيء المصباح الكهربائي". "لقد أدركنا أنه يمكننا بناء جزيئات الحمض النووي الريبي هذه كدليل واحد. سيكون إنزيم واحد ودليل واحد أداة قوية. شعرت بقشعريرة تسري في عمودي الفقري، "يا إلهي، إنني أركض إلى المختبر، لا تذهب". اذا كان يعمل…"
وقد نجح الأمر، وكانت له عواقب لم تستطع ابنة عمها، بكل حماسها، أن تتخيلها. عندما نشر دودنا وشاربنتييه نتائج بحثهما على كريسبر-كاس9 في 17 أغسطس 2012، أدرك العلماء في هذا المجال على الفور الإمكانات الكامنة في نتائج البحث وبدأ سباق عالمي لاختبار التطبيقات.
السباق من أجل التسويق
في عام 2013، قام الباحثون بالفعل بتكييف نظام كريسبر-كاس9 للعمل في الخلايا النباتية والحيوانات الأكثر تعقيدًا بكثير من البكتيريا، وحتى أنهم فكروا في تطبيقات خيالية مثل إعادة إنسان النياندرتال والماموث الصوفي إلى الحياة. استخدم فريق بقيادة عالم الوراثة جورج تشيرش في جامعة هارفارد تقنية كريسبر-كاس9 لتعديل الجينات في الخلايا البشرية وفتح عالمًا جديدًا تمامًا من إمكانيات الشفاء.
وليس من المستغرب أن تبدأ الأموال في التدفق على أعمال كريسبر-كاس9. منذ أكثر من عام بقليل، تعاون دودنا وتشيرش وبنغ تشنغ وباحثون آخرون لإطلاق شركة Editas Medicine برأس مال استثماري قدره 48 مليون دولار من أجل تطوير نوع جديد من الأدوية يعتمد على تقنية كريسبر. (لم تعلن الشركة بعد عن المرض الذي ستركز عليه أولاً). وفي أبريل 2014، تم إطلاق CRISPR Therapeutics لنفس الغرض باستثمار قدره 25 مليون دولار. ولا تزال العلاجات التي طورتها هذه الشركات بعيدة المنال. لكن الشركات التي تزود المختبرات بالمنتجات البحثية تقوم بالفعل بشحن كريسبر الجاهز للحقن إلى العملاء في جميع أنحاء العالم، والفئران والجرذان والأرانب التي تم تعديلها بهذه الطريقة.
في يوم مشبع بالبخار من صيف عام 2014، قمت بزيارة مختبرات SAGE في سانت لويس، وهي الشركة الأولى التي حصلت على حقوق استخدام طريقة Dudna's CRISPR في الهندسة الوراثية للقوارض، حتى أتمكن من رؤية كيف تعمل هذه الطريقة بنفسي. تقوم شركة Sage بتوريد السلع إلى حوالي 20 شركة أدوية عملاقة والعديد من الجامعات ومعاهد التكنولوجيا الحيوية. (في سبتمبر 2014، تم شراء شركة Sage مقابل 48 مليون دولار من قبل Horizon Discovery Group، وهي شركة للتكنولوجيا الحيوية تأسست في كامبريدج، إنجلترا، والتي كانت تنتج بالفعل تقنية Crispr الخاصة بها.) في Sage، التي تقع في العديد من مباني المكاتب منخفضة الارتفاع في منطقة صناعية، يتلقى العلماء الطلبات عبر الإنترنت. على سبيل المثال، أمر من ساكرامنتو، كاليفورنيا، بضم 20 فأرًا مصابًا بجين Pink1، بغرض دراسة مرض باركنسون. وفي جناح جديد تبلغ قيمته مليوني دولار، تعيش هذه الفئران جنبا إلى جنب مع فئران أخرى تم تعديلها وراثيا باستخدام تقنية كريسبر. الأقفاص نظيفة للغاية، ومنظمة من حيث درجة الحرارة ومليئة بالفئران من الأرض إلى السقف. لتقديم طلب، ما عليك سوى اختيار 20 فأرًا مناسبًا، وتعبئتها بعناية في صناديق وإرسالها على متن رحلة إلى كاليفورنيا. وتنطبق نفس العملية أيضًا على الفئران المستخدمة في الأبحاث حول مجموعة متنوعة من الأمراض، بدءًا من الفصام وحتى السيطرة على الألم.
ولكن إذا احتاج بعض العملاء إلى فأر أو فأر غير متوفر في المخزون، فإن العملية مختلفة. لدى عميل Sage المهتم بالتحقيق في العلاقة بين مرض باركنسون وجين جديد مشتبه به، أو حتى طفرة جينية معينة، عدة خيارات. يمكن للعلماء في Sage استخدام تقنية كريسبر لتعطيل الجين أو إنشاء طفرة أو استبدال الجين بجين بشري. تتأثر العديد من الأمراض، بدءًا من مرض باركنسون والتليف الكيسي إلى الإيدز، بمتغيرات وراثية مختلفة. باستخدام الطريقة القديمة، عادةً ما يستغرق الأمر عامًا كاملاً لتوليد المجموعة المعقدة الكاملة من الطفرات المتسلسلة اللازمة لدراسة مثل هذه الأمراض في الحيوانات. وعلى عكس طرق التحرير التي سبقتها، تتيح تقنية كريسبر للباحثين إنشاء العديد من التغييرات الجينية في الخلية في نفس الوقت وبسرعة وتقليل الوقت اللازم لإنتاج حيوان معدل وراثيا إلى أسابيع.

يبدأ الموظفون في Sage العملية من خلال إعداد الحمض النووي المتكيف مع حاجة محددة، باستخدام مجموعة كيميائية وحمض نووي ريبي يطابق الحمض النووي. في طبق بتري، يخلطون الحمض النووي الريبي (RNA) مع Cas9 ويتصلون بمقترن كيميائي له خصائص محرر الجينات: أداة كريسبر. لمدة أسبوع تقريبًا قاموا باختبار عمل كريسبر في الخلايا الحيوانية. ولهذا الغرض، يستخدمون نوعًا من الماسح الضوئي المكتبي الذي ينقل التيارات الكهربائية التي تسمح لـ CRISPR باختراق الخلايا. يبدأ كريسبر في العمل، حيث يقوم بقطع الحمض النووي وإنشاء إضافات أو عمليات حذف صغيرة. وبما أن تقنية كريسبر ليست فعالة بنسبة XNUMX%، فإنها تقوم بإجراء جروح وإحداث طفرات في بعض الخلايا ولكن ليس كلها. ولاختبار فعالية أداء كريسبر، يقوم العلماء بجمع الحمض النووي من الخلايا، ودمجها في مجموعة واحدة وإعادة إنتاج المنطقة المحيطة بموقع الطفرة المذكور. وبعد معالجة واختبار الحمض النووي، ينظرون إلى النتائج على شاشة الكمبيوتر. يظهر الحمض النووي المتحور على شكل شريط باهت، وكلما زادت عمليات قطع الحمض النووي بتقنية كريسبر، أصبح الشريط أكثر سطوعًا.

ثم تنتقل العملية إلى جناح الحيوان، حيث يستخدم العلماء تقنية كريسبر لإنتاج أجنة معدلة وراثيا بسرعة وإنشاء قوارض متحولة. لقد تابعت عالم الأحياء أندرو براون وهو يعمل على سحر كريسبر. مسلحًا بقفازات وملابس ورقية زرقاء: ثوب ومآزر وقلنسوة منتفخة، انحنى أمام المجهر الجراحي وسحب بيضة فأر مخصبة باستخدام ماصة زجاجية. ومن هناك، قام بنقل البويضة إلى مجهر أكبر بأذرع آلية، ثم أطلقها في قطرة من السائل على حامل زجاجي وجلس على كرسي. وقام بيده اليمنى بتشغيل قضيب التوجيه الذي يحرك إبرة زجاجية مجوفة على جدار الزنزانة.
ومن خلال عدسة المجهر تبدو النواتان، إحداهما من كل والد، مثل الحفر الصغيرة على سطح القمر. عبث براون بالخلية حتى اقتربت إحدى النوى من طرف الإبرة. ضغط على زر فأرة الكمبيوتر فحقنت الإبرة قطرة صغيرة من السائل تحتوي على كريسبر عبر غشاء الخلية. تضخم القلب مثل زهرة زهرة تتحرك بسرعة. مع القليل من الحظ، أنشأ براون خلية متحورة. يكرر الفنيون الثلاثة من سيج هذه العملية 300 مرة في اليوم، أربعة أيام في الأسبوع.

عندما انتهى براون من حقن بيضة الفأر المخصبة، قام بسحبها باستخدام ماصة ونقلها إلى طبق بيتري الموجود في حاضنة في درجة حرارة الجسم. وفي نهاية المطاف، قام بحقن الجنين المعدل وراثيًا، و30 إلى 40 آخرين، في فأر كان بمثابة أم بديلة. وبعد 20 يومًا، ستلد الفأرة من 5 إلى 20 صغار، وعندما يبلغ عمر الجراء عشرة أيام، سيأخذ العلماء في Sage عينات من الأنسجة للتحقق من أي منها يحمل جينًا معدلاً وراثيًا.
يقول براون: "هذا هو الجزء المثير". "من الممكن أن يكون حيوان واحد فقط من أصل 20 هو الذي يحمل التغيير، ويسمى في لغتنا بالحيوان المؤسس. عندما تصل إلى هذه المرحلة، الجميع يحتفل". عندما تشاهد علماء سيج يقومون بإعداد الحمض النووي الريبوزي (RNA) أو حقن الأجنة، يتولد لديك انطباع بأن العملية تتم بكل سهولة. وفي مثل هذه العمليات، يتم الحصول على حيوانات معدلة وراثيا في العديد من المختبرات. يسميها الرئيس التنفيذي لشركة Sage، ديفيد سمولر، حدائق التحرير لـ "الجماهير".
وعد مخفي في واجب ربما يكون خطيرا بعض الشيء
مع تسارع كريسبر نحو الاستخدام التجاري، يبتكر العلماء ورجال الأعمال تطبيقات جديدة لهذه الطريقة، بعضها يصل إلى حد الطنانة. سيكون من الممكن تصحيح الشذوذ الكروموسومي المرتبط بمتلازمة داون في وقت مبكر من الحمل، أو استعادة حساسية مبيدات الأعشاب للأعشاب المقاومة، أو إعادة الحيوانات المنقرضة إلى الحياة. لا عجب أن الفكرة تخيف بعض الناس. ولقد حذر المعلقون المذعورون من أننا في سباقنا لقتل بعوض الملاريا، أو علاج مرض هنتنغتون، أو هندسة أطفال جيدين، قد ننتج جينات ضارة جديدة على غرار جينات "الحديقة الجوراسية".

فكر على سبيل المثال في فكرة استخدام تقنية كريسبر لتبييض بعوض الملاريا. يقول تود كويكن، محلل أمن الأسلحة البيولوجية في مركز وودرو ويلسون للدراسات الدولية، إن تدمير طفيل الملاريا شيء، لكن تدمير حامله شيء آخر تمامًا. ووفقا له، إذا كان الهدف هو القضاء على الملاريا، وهو المرض الذي يصيب 200 مليون شخص سنويا ويقتل 600,000 ألف شخص، فيجب علينا أن نكون حذرين وألا نخلق عشر مشاكل أخرى. "علينا أن نسأل: هل نريد حقاً أن نفعل هذا؟" وإذا كان الجواب بنعم، فما هو النظام المناسب الذي لدينا، وما نوع التدابير الأمنية؟".

ويُحسب للعلماء أنهم يحرزون تقدمًا سريعًا في فهم المخاطر العملية المتوقعة من طريقة كريسبر وتطوير الاستجابات المناسبة. في يوليو 2014، عندما نشر فريق من جامعة هارفارد مقالا عن القضاء على البعوض بمساعدة كريسبر، دعا العلماء إلى نقاش عام وبدأوا في اقتراح حلول تكنولوجية وتنظيمية للسيطرة على الكائنات المعدلة وراثيا التي قد تخرج عن نطاق السيطرة. تقول جانيت لينشوف، عالمة الأخلاقيات الحيوية في المجموعة البحثية: "إن كريسبر ينتشر بسرعة غير عادية". "الكثير من الناس لم يسمعوا به ولكن الكثير منهم يستخدمونه بالفعل. هذه ديناميكية جديدة." كجزء من مبادرة الابتكار الجينومي في بيركلي، شكل دودنا مجموعة لمناقشة الآثار الأخلاقية لتطبيقات كريسبر.
من الصعب أن نرى كيف يمكن للمخاوف الأخلاقية أن تثبط الحماس تجاه كريسبر. في يونيو/حزيران 2014، على سبيل المثال، أعلن باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن علاج فئران بالغة من تيروزين الدم، وهو اضطراب نادر في الكبد ناجم عن طفرة في أحد الإنزيمات، عن طريق حقن كريسبر مباشرة من خلال الذيل. وباستخدام ثلاثة خيوط من الحمض النووي الريبي الدليلي مع Cas9 وتسلسل الحمض النووي الصحيح للجين المتحور، تمكنوا من إدخال الجين الصحيح في واحدة من 250 خلية في كبد الفأر. وبعد شهر واحد من العلاج، ازدهرت خلايا الكبد السليمة واستبدلت في النهاية ثلث خلايا الكبد التالفة. وكان ذلك كافيا للتغلب على المرض. في أغسطس/آب، أفاد كامل خليلي، عالم الفيروسات في جامعة تمبل، وفريقه أنهم تمكنوا من القضاء على فيروس نقص المناعة البشرية الذي يسبب مرض الإيدز في العديد من خطوط الخلايا البشرية.
بالنسبة لخليلي، الذي كرّس كل جهوده لأبحاث الإيدز منذ الأيام المظلمة في الثمانينات، فإن كريسبر لا يعدو كونه ثوريًا. وعلى الرغم من التقدم الهائل في علاج مرض الإيدز، فإن جميع الأدوية المستخدمة اليوم تعمل فقط على السيطرة على الفيروس ولا تقضي عليه. ولكن باستخدام تقنية كريسبر، يقوم فريق هاليلي بإزالة نسخة فيروس نقص المناعة البشرية بالكامل من جينوم الخلية وتحويل الخلايا المصابة إلى خلايا سليمة. ووفقا لحليلي، يمكن لتقنية كريسبر أيضًا حماية الخلية غير المصابة. إن التطعيم من خلال مزيج من تسلسل الفيروس المهاجم هو نفس الآلية التي شاهدتها دودنا وفريقها في البكتيريا البدائية. يمكنك تسميته باللقاح الجيني. "إذا سألتني قبل عامين، هل يمكنني إزالة فيروس نقص المناعة البشرية بدقة من خلية شخص ما؟" وأجيب بأن هذه مهمة مستحيلة. يقول الخليلي: "لقد فعلنا ذلك الآن، وهذا هو العلاج النهائي".

باختصار

• عرف العلماء كيفية تغيير جينومات الكائنات الحية منذ السبعينيات، لكن الأدوات المتاحة لهم كانت غير دقيقة وغير مناسبة للاستخدام على نطاق واسع. ولهذا السبب، كانت العديد من التجارب صعبة ومكلفة للغاية. والآن يمكن لطريقة جديدة تسمى كريسبر أن تحدث ثورة في تحرير الجينوم. هذه الطريقة، التي تعتمد على نظام الدفاع المناعي للبكتيريا، سريعة ورخيصة وأسهل بكثير من الطرق القديمة.
  ويعمل الباحثون بالفعل على علاجات تعتمد على تقنية كريسبر لأمراض مثل فيروس نقص المناعة البشرية وانفصام الشخصية. ولكن لأن تقنية كريسبر تجعل من الممكن إجراء تغييرات على جينومات الكائنات الحية بهذه السهولة، يخشى الباحثون في مجال الأخلاقيات من العواقب السلبية.

على دفتر الملاحظات
مارغريت نوكس كاتبة مستقلة ومحررة في بولدر، كولورادو.

• أسس
  كيف يعمل كريسبر؟
  تستخدم البكتيريا سلاحًا يُسمى "الهشاشة" لقطع الفيروسات الغازية. يمكن للعلماء استخدام هذه العملية لتقطيع تسلسلات الحمض النووي التي يريدون تغييرها. على عكس طرق تحرير الجينوم السابقة، تستخدم طريقة كريسبر إنزيمًا واحدًا، Cas9، لجميع أغراض القطع. كل ما يتعين على الباحثين فعله هو إنشاء جزيء RNA الموجه الذي سيوجه الإنزيم إلى الهدف. إن تصنيع مثل هذا الحمض النووي الريبي (RNA) أسهل بكثير من تصنيع الإنزيمات.
• قم بإنشاء دليل RNA يتضمن جزءًا يطابق تسلسل الحمض النووي المطلوب.
• قم بتوصيل دليل الحمض النووي الريبي (RNA) بالإنزيم الذي يقطع كل هدف، Cas9، وبالتالي إنشاء أداة كريسبر.
  يتم حقن كريسبر في الخلية المستهدفة. يجد دليل الحمض النووي الريبي (RNA) الحمض النووي المناسب في الجينوم.
• يقوم إنزيم Cas9 بقطع شريطي الحمض النووي بحيث يتم تحييد الجين أو يتم إدخال جزء من الحمض النووي المعدل وراثيًا في مكانه ويتم تغيير الجين.
• المزيد عن هذا الموضوع
  تحرير الجينوم المبرمج بالـ RNA في الخلايا البشرية. مارتن جينيك وآخرون. في eLife، المادة رقم. 00471; 29 يناير 2013.
  Cas9 كأداة متعددة الاستخدامات لعلم الأحياء الهندسي. براشانت مالي وآخرون. في أساليب الطبيعة، المجلد. 10، الصفحات 957-963؛ أكتوبر 2013.
  استهداف Cas9 وثورة كريسبر. رودولف بارانجو في العلوم، المجلد. 344، الصفحات 707-708؛ 16 مايو 2014.
  ثورة الحمض النووي الريبوزي. كريستين جورمان ودينا باين مارون، مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل، أغسطس-سبتمبر 2014؛ http://www.sciam.co.il/archives/8113
  إضافة إلى التغريد

تم نشر المقال بإذن من مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل