کاربرد کریسپر در سطح میکروبی (باکتری ها و ویروس ها):
کاربرد کریسپر در سطح میکروبی (باکتری ها و ویروس ها):
همانطور که قبلاً اشاره شد در بحث کلیت کریسپر و کاربردهای آن، کریسپر نوعی سیستم ایمنی
در باکتری ها می باشد که میتواند ژنوم ویروس را شناسایی و آن را نابود کند. همچنین میتواند
از باکتری‌هایی تک سلولی و آرکی باکتری ها در برابر ویروس های مهاجم دفاع کند، زمانی که ویروس
به باکتری حمله میکند، پروتئین Cas که بخشی از کریسپر است؛ قسمتی از DNA ویروس را برش
می‌دهد تا به قسمت کریسپر در ژنوم باکتری متصل کند و یک روند شیمیایی از عفونت ایجاد شود.
بعد از این مرحله، کد های ویروسی به قطعاتی کوچک از RNA رونویسی شده که این RNA ها وظایف
مختلفی دارند. آنها در CRISPR RNA به یک پروتئین تحت عنوان Cas9 که بخشی از کریسپر است متصل
می شوند.
این کمپلکس تشکیل شده به مواد ژنتیکی که آزاد و رها هستند متصل می‌شود تا مشابهت ویروسی را
پیدا کند؛ در صورتی که ویروس بار دوم حمله کند؛ کمپلکسی که از قبل تشکیل شده، آن را شناسایی
و پروتئین DNA ،cas9 ویروس را از بین میبرد. این کار باکتری، مشابه لنفوسیتهای T خاطره می‌باشد که
در مواجهه با آنتی ژن هایی که قبلاً به خاطر سپرده اند واکنش نشان می‌دهند.
باکتری های زیادی هستند که از این نوع سیستم ایمنی بهره می‌برند ولی پژوهشگران به دنبال راهی
هستند که این پروسه تنها DNAی ویروسی را هدف قرار ندهد، بلکه DNAای(در هر ارگانیسم) بتواند هدف
آن باشد و توانایی تغییر ژن را در مسیر دلخواه امکان‌پذیر کند که امروزه در زمینه های جانوری، پزشکی،
بیماری های گیاهی، موارد صنعتی و …کاربردی شده است.
ارتباط کریسپری بین ویروس ها و باکتری ها:
شاید برای شما هم جالب باشد که طبق تحقیقاتی که در سال ۲۰۱۰ انجام شد و گزارشاتی که ارائه شد
تقریباً یک دهم تا یک صدم درصد ویروس‌هایی که در مکان‌های ترموفیل و اسیدیته زندگی می‌کردند جدا
شدند که دو سوم این ویروسها( ترموفیلیک ویروسها) دمای بهینه برای رشد آنها ۷۵ تا ۱۰۰ درجه سانتی
گراد بود و بقیه آنها حدود یک سوم شان در دمای بهینه به زیر ۷۵ درجه سانتیگراد برای رشدشان نیاز دارند
و در مکان هیدروترمال کف اقیانوس با آرکی باکتری ها در ارتباط هستند.
همانطور که اشاره شد، اکثر آرکی باکتریها دارای لوکوس کریسپر هستند که سیستم دفاعی در برابر
ویروس ها می‌باشد؛ در مواجهه با ویروس، باکتری ها به وسیله کریسپر توالی ویروس را تحت عنوان spacer
وارد ژنوم خود می‌کنند؛ که این قطعه به صورت memory عمل میکند و این توالی های spacer منشا
ویروسی دارند.
جالب این است که ما می‌توانیم این توالی spacer را از آرکی باکتری جدا کنیم و به وسیله PCR سنتز کنیم
و در نهایت از آن به عنوان یک پروب برای شناسایی ویروس هایی که ناشناخته هستند بهره ببریم.
این پژوهش و بررسی در دریچه های هیدروترمال در کف اقیانوس باعث کشف و تشخیص ۱۰ ژنوم ویروسی
کامل و صدها لوکوس کریسپر جدید شد.
بهره‌گیری از فناوری کریسپر در باکتری های موجود در روده انسان:
دانشمندان طبق تحقیقاتی به این نتیجه رسیدند که باکتری های روده قادر هستند سیگنال‌های اطراف
را به خاطر بسپارند. آنها از این قابلیت، در تشخیص و درمان بیماری‌های روده استفاده می‌کنند. آزمایشی
که در این خصوص انجام شد، مطالعه بر روی باکتریE.coli بود که جزو خانواده انتروباکتریاسه (باکتری های
روده ای) می باشد و به وفور در روده انسان یافت می‌شود؛ این باکتریها در صورتی که در روده انسان
جایگزین شوند، منجر به ایجاد یک پایداری در روده خواهند شد.
با فناوری کریسپر (CRISPR) ژن های مختلف موجود در این باکتری ها تنظیم و دستوراتی مثل جذب یک
ماده مغذی و یا دفاع از خودشان در برابر مولکول هایی که ضد میکروبی هستند؛ قابل اجرا می باشد.
این آزمایش بر روی موش‌ها انجام شده و نتایج امیدوارکننده‌ای داشته‌است. این گونه باکتری ها قادر هستند
مواد غذایی مصرف شده توسط موش را به آنها یادآور شوند.
کریسپر در سطح ویروسی پیشرفته:
برخی از فاژ ها قادر هستند که با ایجاد یک لایه پروتئینی در اطراف خود مانع از اثرگذاری سیستم ایمنی
باکتری (سیستم کریسپر) شوند و از تخریب توسط باکتری ها در امان باشند؛ در واقع اگرچه سیستم
کریسپر برای حمله به ویروس برنامه‌ریزی شده، اما ویروس در برابر این مکانیسم باکتری کاملا آمادگی
برای دفاع دارد.همچنین با اینکه یک فناوری کارآمد در پیشرفت همه جانبه است؛ اما امکان اینکه سایر
موجودات و میکروارگانیسم ها مکانیسمی برای مقابل با آن داشته باشند؛ موضوعی صریح است.
کاربرد کریسپر در تبدیل ویروس به باکتریوفاژ:
با تغییراتی که بر روی ژن ویروس ها با فناوری CRISPR کریسپر انجام می گیرد؛ ویژگی و خصوصیات
آنها قابل تغییر می‌باشد و ویروس به یک باکتریوفاژ باکتری خوار تبدیل می شود. این باکتریوفاژ قادر است
عوامل بیماری زایی را در انسان از بین ببرد.
در روند کار، دانشمندان توانستند با ویرایش ژن ویروسها، باکتری هایی که در برابر آنتی بیوتیک‌ها مقاوم
بودند را از بین ببرند. این باکتری خوار جدید که توسط تکنیک کریسپر ویرایش ژنی شده است، باکتری
های مقاوم در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها را مورد هدف قرار می‌دهد و با تولید آنزیم باعث نابودی این باکتریها
خواهد شد.
باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک ها معضلی هستند که در درمان بیماری ها قابل بررسی می‌باشند.
ویرایش ژنتیکی باکتری E.coil با استفاده از CRISPR, Cas9 برای مورد حمله قرار نگرفتن مولکولهای X
و Yتوسط باکتری:
ا DNA تمامی موجودات روی کره زمین دارای چهار باز T، C،Aو G می‌باشد. E.coli که با استفاده از تکنیک
کریسپر دستکاری شده، نوع جدیدی از DNA را که دو باز X و Y به آن اضافه شده است را دارا می باشد.
حال اولین ارگانیسم شبه ترکیبی با چهار جفت کد ژنتیکی طبیعی و یک جفت کد ژنتیکی بیگانه خلق
شده است. این میتواند اولین قدم در ای گونه جدید از حیات باشد. در ابتدا باکتری دست‌ورزی شده بیمار
بود و بعد از دریافت جفت کدهای ژنتیکی از بین می‌رفت و در زمان تکثیر قادر به حفظ آن نبود اما، در ادامه
روند از روشهای متفاوتی بهره گرفتند تا باکتری ها کدهای ژنتیکی را در تمام طول عمر خود حفظ کنند.
در خصوص تکنیک کریسپر تمامی ویرایش های همه جانبه بر روی ژنوم موجودات و میکروارگانیسم ها،
قابل انجام است ولی قطعا کار بر روی میکروب‌هایی از جمله باکتری و ویروس ها گستردگی بیشتری دارد.
امروزه، با توجه به شیوع بیماری های عفونی، روش کریسپر میتواند در کنترل و درمان آنها بسیار کمک کننده باشد.
نویسنده:مولود برنجی
ویراستار:زهرا یوسفی
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.