علمی

قیچی ژنتیکی؛ توانایی برش DNA در جایی که می‌خواهید

جایزه نوبل شیمی سال 2020 به خانم‌ها امانوئل شارپنتیه ((Emmanuelle Charpentier و جنیفر دودنا (Jennifer Doudna) برای انجام کارهای تحقیقاتی نوین در زمینه ویرایش ژن‌ها اهدا شد.

امانوئل شارپنتیه (میکروبیولوژیست) متولد 11 دسامبر 1968در فرانسه و جنیفر ای دودنا (بیوشیمیدان) متولد 19 فوریه 1964در ایالات متحده آمریکا هستند که در سال 2020 جایزه نوبل شیمی را برای توسعه روشی برای ویرایش ژنوم دریافت کردند.

 

نگاهی کوتاه به زندگی‌نامه برندگان نوبل شیمی 2020

جنیفر دودنا:

برنده نوبل شیمی 2020

پس از اخذ مدرک شیمی در سال 1985 از کالج پومونا در کالیفرنیا، به دانشگاه هاروارد رفت. او در آنجا در آزمایشگاه بیوشیمی‌دان و ژنتیک‌دان، جک دبلیو. شوستاک (برنده جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی 2009) کار کرد و در سال 1989 مدرک دکترای خود را دریافت کرد. در سال 1994، به دنبال تحصیلات پسادکتری در دانشگاه کلرادو تحت هدایت بیوشیمی‌دان آمریکایی و زیست‌شناس مولکولی توماس آر. چک (که سهمی از جایزه نوبل شیمی در سال 1989 داشت)، به هیئت علمی دانشگاه ییل پیوست. در سال 2002 به دانشگاه برکلی در کالیفرنیا، نقل مکان کرد و در آنجا به عنوان استاد بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی مشغول به کار شد. دودنا در اوایل کار خود، روی فهم بیشتر ساختارهای سه بعدی مولکول‌های RNA کار کرد تا در مورد فعالیت کاتالیزوری RNA اطلاعات جامع‌تری کسب کند. در ادامه، فرآیندهای کنترل اطلاعات ژنتیکی توسط RNAهای کوچک خاص را بررسی کرد و به CRISPR علاقه مند شد. داودنا علاوه بر دریافت جایزه نوبل، افتخارات و جوایز متعددی را برای تحقیقات خود دریافت کرد که می‌توان به جایزه گروبر در ژنتیک (2015) اشاره کرد. همچنین داودنا یکی از اعضای منتخب چندین آکادمی و محقق موسسه پزشکی هاوارد هیوز (از سال 1997) نیز بود.

امانوئل شارپنتیه:

برنده نوبل شیمی 2020

او در دانشگاه پیر و ماری‌کوری برای تحصیل در مقطع کارشناسی تحصیل کرد و در سال 1992 مدرک بیوشیمی گرفت. او تحصیلات تکمیلی خود را در انستیتو پاستور ادامه داد. در سال 1995 دکترای میکروبیولوژی را به پایان رساند و سال بعد در انستیتو پاستور ماند و به عنوان محقق فوق‌دکترا مشغول به‌کار شد. او تحصیلات پسادکتری خود را در دانشگاه راکفلر نیویورک ادامه داد. سپس به‌عنوان دستیارمحقق در مرکز پزشکی دانشگاه نیویورک کار کرد و در ادامه به‌عنوان همکار پژوهشی در بیمارستان تحقیقاتی اطفال سنت جود در ممفیس مشغول به‌کار شد. در سال 2002 شارپنتیه به اروپا بازگشت و در دانشگاه وین سمت پژوهشی گرفت. او در آنجا یک مولکول RNA تنظیمی را کشف کرد که فاکتورهای بیماری‌زا را در باکتری استرپتوکوک پیوژنز کنترل می‌کند. با کمک میکروبیولوژیست مولکولی یورگ ووگل در موسسه زیست‌شناسی عفونت ماکس پلانک در برلین، شارپنتیه RNAهای جدید کوچکی را در ژنوم استرپتوکوک پیوژنز شناسایی کرد و شروع به بررسی سیستم CRISPR باکتری کرد. او کشف کرد که سیستم کریسپر باکتری استرپتوکوک پیوژنز از سه جز تشکیل شده‌است: tracrRNA،CRISPR  RNA و پروتئین Cas9.

در سال 2009 شارپنتیه تحقیقات خود را در مورد سیستم CRISPR با کمک الیتزا دلچوا، که دانشجوی کارشناسی ارشد بود، در مرکز تحقیقات میکروبی Umeå در سوئد ادامه داد. شارپنتیه نشان داد که چگونه سیستم CRISPR می‌تواند DNA را در مکان‌های خاصی از ژنوم قطع و اصلاح کند. دلچوا شواهدی ارائه کرد مبنی بر اینکه tracrRNA و RNA CRISPR برای هدایت Cas9 به توالی‌های DNA با هم تعامل دارند. شارپنتیه، ووگل و دلچوا اکتشافات خود را در سال 2010 گزارش کردند. سال بعد شارپنتیه با دودنا ملاقات کرد. این دو محقق به سرعت شروع به همکاری کردند که در سال 2012 مکانیسمی که توسط Cas9 DNA می‌شکند، کشف کردند..

در سال 2013 شارپنتیه CRISPR Therapeutics را تأسیس کرد، شرکتی که از روش CRISPR برای ژن‌درمانی در انسان استفاده می‌کند، شارپنتیه یکی از اعضای هیئت مشاور علمی شرکت بود. در سال 2015، شارپنتیه آزمایشگاه خود را به موسسه ماکس پلانک منتقل کرد.

IMG 20220420 161244 088
کریسپر، ابزار ویرایش ژنوم

CRISPR–Cas9، فناوری است که ویرایش دقیق ژنوم را فراهم می‌سازد. این فناوری از دهه 2010 آغاز به‌کار کرده و به محققان توانایی ایجاد تغییرات خاصی در توالی‌های DNA به روشی که هم کارآمدتر و هم از نظر فنی از روش‌های قبلی ساده‌تر است، را داده است. این روش در آزمایشگاه‌های بسیار زیادی برای توسعه و تولید محصولات زراعی، حشرات، مدل‌های ژنتیکی و درمان‌ بیماری‌های انسانی مورد استفاده قرار گرفته‌است. از جمله موفقیت‌های این روش می‌توان به اصلاح نقایص ژنتیکی DNA در حیوانات و اصلاح توالی‌های DNA در سلول‌های بنیادی جنینی اشاره کرد. همچنین کارآزمایی‌های بالینی برای استفاده از این تکنیک، در درمان کم‌خونی داسی شکل، کوری ارثی و سرطان نیز انجام شده‌است.

 

CRISPR مخفف Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats می‌باشد؛ کریسپر بخشی از دی‌ان‌ای پروکاریوت است که حاوی تناوب‌های کوتاه مهمی می‌باشد. این سیستم باکتری‌ها را قادر به کشف دی‌ان‌ای ویروس می‌کند؛ که بعد از شناسایی دی‌ان‌ای ویروس می‌توانند آن را نابود کنند.

بخشی از سیستم کریسپر، پروتئینی به نام (Cas9) است. این پروتئین قابلیت جستجو و برش زدن دی‌ان‌ای ویروس را داشته و سرانجام دگرگونی آن را با روش خاصی انجام می‌دهد. بنابراین دانشمندان به کمک فناوری کریسپر می‌توانند تغییراتی در دی‌ان‌ای سلول‌ها ایجاد کنند.

نتیجه‌گیری

امانوئل شارپنتیه و جنیفر داودنا، قیچی ژنتیکی CRISPR-Cas9، یکی از مهم‌ترین ابزارهای بررسی و اصلاح  ژن را کشف کردند. با استفاده از این فناوری، محققان می‌توانند DNA حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها را با دقت بسیار بالا تغییر دهند. این فناوری تأثیری انقلابی بر علوم‌زیستی داشته است، چراکه به درما‌ن‌های جدید سرطان و بیماری‌های ارثی کمک می‌کند.

 

نویسنده: فاطمه احمدپور

ویراستار: رضا ولی‌پور

منابع:

nature

mokhafaf

nobelprize

britannica

 

همچنین بخوانید: درمان کلسترول خون با استفاده از فرایند CRISPR

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همچنین ببینید
بستن
دکمه بازگشت به بالا