CRISPR/Cas9 یک تکنیک رایج و بسیار دقیق ویرایش ژن است که توسعه آن توسط جنیفر A. Doudna و Emmanuelle Charpentier با جایزه نوبل 2020 در شیمی شناخته شد. CRISPR که معمولاً به عنوان “قیچی ژنتیکی” شناخته می شود، اجازه می دهد تا توالی DNA مورد نظر را به (تقریبا) هر نقطه از ژنوم وارد کند، بنابراین یک ژن را اصلاح یا غیرفعال می کند. این تکنیک به طور گسترده در تحقیقات زیست پزشکی استفاده می شود و برخی از درمان های مبتنی بر CRISPR در آزمایشات بالینی برای درمان اختلالات خونی انسان، برخی از انواع سرطان و HIV و سایر بیماری ها هستند.

دانشمندان در IRB Barcelona، به سرپرستی دکتر فران سوپک، محقق ICREA، اکنون گزارش کرده اند که بسته به نقطه هدف ژنوم انسان، ویرایش ژن CRISPR می تواند منجر به سمیت سلولی و بی ثباتی ژنومی شود. این اثر ناخواسته با واسطه پروتئین p53 سرکوبگر تومور است و توسط توالی DNA در نزدیکی نقطه ویرایش و عوامل مختلف اپی ژنتیک در ناحیه اطراف تعیین می شود.
محققان آزمایشگاه علوم داده ژنوم با استفاده از روش‌های محاسباتی، محبوب‌ترین کتابخانه CRISPR را که برای سلول‌های انسانی طراحی شده است، تجزیه و تحلیل کرده‌اند و ۳۳۰۰ نقطه هدف را شناسایی کرده‌اند که اثرات سمی قوی نشان می‌دهند. این کار که در Nature Communications منتشر شده است، همچنین گزارش می‌دهد که حدود ۱۵ درصد از ژن‌های انسان دارای حداقل یک نقطه ویرایش سمی هستند.
دکتر سوپک توضیح می دهد: “کار ما به یک موضوع مهم در مورد سمیت Cas9 مرتبط با TP53 می پردازد، که اخیراً مورد بحث و مناقشه قرار گرفت و همچنین دستورالعمل هایی در مورد از بین بردن مشکل ارائه می دهد. اجتناب از ویرایش در این نقاط “خطرناک” نه تنها باعث افزایش کارایی CRISPR می شود، بلکه این فرایند را بسیار ایمن تر می کند. “
یک ژن خاص را می توان در موقعیت های مختلف ویرایش کرد. دکتر Miguel-Martin Álvarez، محقق اصلی می گوید: “مناطق ژنی که برای تنظیم مهم هستند یا دارای نشانگرهای اپی ژنتیکی خاصی هستند، آن هایی هستند که احتمالاً پاسخ p53 را تحریک می کنند و بنابراین باید به عنوان یک توصیه کلی باید از ویرایش و دست کاری آن ها اجتناب شود.”

نقش p53 در سمیت و تومورزایی

p53 پروتئینی است که به عنوان نگهبان ژنوم شناخته می شود. آسیب DNA را تشخیص می‌دهد و تقسیم سلول‌ها را متوقف می کند و می‌تواند باعث مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلول ها شود، بنابراین از تکثیر و گسترش “اشتباهات” در DNA آن ها جلوگیری می‌کند. بنابراین، p53 زمینه ساز یک مکانیسم حفاظتی طبیعی در برابر سرطان و سایر عوارض مرتبط با آسیب DNA است.
ویرایش ژن CRISPR اغلب نیاز به برش هر دو رشته DNA دارد. در برخی موارد، این دستکاری می تواند پاسخ ژن p53 را تحریک کند، که در آن سلول های ویرایش شده می توانند به عنوان آسیب دیده “برچسب” زده شوند و سپس حذف شوند، بنابراین کارایی فرآیند ویرایش ژن کاهش می یابد.
با این حال، عارضه اصلی در مورد دستکاری ژن p53 این است که سلول هایی که بر ویرایش CRISPR غلبه می کنند ممکن است دقیقاً به دلیل عملکرد معیوب p53 این کار را انجام دهند. به این معنا که این سلول ها ممکن است کمتر قادر به تشخیص آسیب DNA و/یا برچسب زدن سلول ها برای مرگ برنامه ریزی شده باشند. در نتیجه، روند ویرایش ژن می‌تواند به نفع جمعیت‌های سلولی باشد که ژنوم‌های ناپایدار دارند، به این معنی که آن ها مستعد تجمع جهش‌های بیشتر هستند، بنابراین خطر ابتلا به بدخیمی‌ها را افزایش می‌دهد.
این پیامد ناخواسته ممکن است خطر بی‌ثباتی ژنومی را به همراه داشته باشد که در زمینه درمان‌های ex-vivo با CRISPR که در آن سلول‌های بیمار در آزمایشگاه ویرایش می‌شوند و دوباره به بیمار معرفی می‌شوند، بسیار خطرناک است.

منبع خبر
Materials provided by Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona). Note: Content may be edited for style and length.