پژوهشگران “موسسه ام.آی.تی” و “دانشگاه هاروارد” در مطالعه اخیرشان از فناوری کریسپر برای ویرایش ژل‌های DNA به منظور توسعه دستگاه‌های تشخیصی استفاده کردند.
به گزاش گیزمگ، “کریسپر” یک ابزار قدرتمند ویرایش ژن محسوب می‌شود و در درمان بیماری‌هایی مانند ایدز ، سرطان ، دیابت و … نقش مهمی دارد. اکنون تحقیقات جدید پژوهشگران “موسسه ام.آی.تی” و “دانشگاه هاروارد” نشان می‌دهد که این ابزار چقدر متنوع است و قیچی ژنتیکی این ابزار می‌تواند در توسعه ابزارهای تشخیصی و سیستم‌های تحویل به موقع دارو نقش مهمی داشته باشد.
کریسپر با استفاده از آنزیم‌های خاصی که به راهنماهای آر.ان.ای کوتاه متصل هستند، عمل می‌کند و آنها را جهت برش دی.ان.ای در قسمت‌های دقیق ژنوم هدایت می‌کند. این امر به این ابزار امکان می‌دهد ژنهای خاص – مانند آنهایی که ممکن است باعث بیماری شوند – را حذف کند و ژنهای مفیدتری را جایگزین آنها کند.
اما اگر این مکانیسم اساسی – برش DNA هنگام شناسایی یک نشانه بیولوژیکی خاص – بتواند برای چیزی کاملاً متفاوت اعمال شود ، چه خواهد شد؟ این دقیقاً همان کاری است که پژوهشگران هاروارد و محققان موسسه ام.آی.تی طی این مطالعه تصمیم به انجام آن گرفتند.
پژوهشگران طی این مطالعه به همین منظور چند نمونه را ایجاد و مورد بررسی قرار دادند. یکی از این نمونه‌ها یک نوع ژل بود که می‌توانست روی ذرات دارو نگه داشته شود و تنها هنگامی که یک محرک دی.ان.ای خاص در اطراف بود ، آنها را رها کند. دو نمونه دیگر دستگاه‌های تشخیصی بودند که از کریسپر برای اسکن نمونه برای نشانگرهای زیستی بیماری یا دی.ان.ای باکتری‌ها یا ویروس‌ها استفاده می‌کردند. در هر سه نمونه پژوهشگران از آنزیم “کَس ۱۲ اِی” (Cas12a) به عنوان مکانیسم برش استفاده می‌کردند.
طی این مطالعه پژوهشگران برای نخستین بار یک ژل “پلی اتیلن گلیکول” (PEG) که آنزیم های خاصی یا بیومولکول‌های خاصی به آن با رشته های دی.ان.ای وصل بودند، تهیه کردند. پژوهشگران اظهار کردند هنگامی که یک دنباله خاص از دی.ان.ای وجود دارد ، به “کَس ۱۲ اِی” دستور داده می‌شود آن لنگرهای دی.ان.ای را برش داده و بار مولکولی را آزاد کند.
با اعمال تغییراتی در ماده ذکر شده، پژوهشگران “ژل آکریلامید” (acrylamide gel) نیز توسعه دادند که دارای رشته‌های منفرد دی.ان.ای که بخش‌های اصلی ساختار آن را تشکیل می داد، بود. در این حالت هنگامی که دی.ان.ای مورد نظر تشخیص داده میشد ، کل ژل تجزیه میشد و می توانست بارهای زیادی از نانوذرات یا حتی سلولهای زنده را آزاد کند.
پژوهشگران همچنین دو دستگاه تشخیصی که یکی از انها الکترونیکی و دیگری “ریزسیال‌شناسی” (microfluidic) بود، ایجاد کردند. در هر دو حالت ، دستگاه هنگام شناسایی توالی گیره ای دی.ان.ای پاسخ می‌داد و این بدان معنی بود که تراشه‌ها می توانند برای جستجوی دی.ان.ای از ویروس خاص مانند ابولا ، در یک نمونه خون استفاده شوند.
دستگاه الکترونیکی حاوی ژل دیگری بود که با استفاده از DNA تک رشته ای و کربن سیاه، برق را هدایت میکرد. این ژل با تکمیل یک مدار به سطح یک الکترود وصل می شد اما هنگامیکه هدف مورد نظر شناسایی میشد، “کَس ۱۲ اِی” DNA را قطع میکرد ، ژل را از الکترود جدا کرده و مدار را میشکست.
حسگر ریزسیال شناسی نیز به همین روش عمل میکرد و از ژل مشابه حاوی رشته های دی.ان.ای ساخته شده بود. این ژل مانند دریچه عمل می کرد زیرا در حالت عادی به محلول اجازه می داد تا به صورت آزادانه از طریق یک کانال جریان یابد اما هنگامی که توالی گیره ای تشخیص داده میشد ، ژل تجزیه شده ، دریچه بسته شده و جریان متوقف میشد.
این حسگر با استفاده از آر.ان.ای ویروس ابولا مورد آزمایش قرار گرفت ، اما تیم پژوهشی می‌گوید می توان از آن برای شناسایی سایر بیماری‌های عفونی یا سلولهای سرطانی در گردش خون نیز استفاده کرد.
یافته‌های این مطالعه در مجله” Science “منتشر شد.
منبع: خبرگزاری ایسنا