فرض کنید در دی ان ای یک فرد، ژنی یافت شده که دارای مشکل است. مثلا یک ژن خاص بیماری‌زا را در فردی یافته ایم و قصد داریم این ژن را با یک ژن سالم جایگزین کنیم یا قصد داریم این ژن را غیرفعال کنیم. اما وقتی که قطر یک رشته‌ی دی ان ای فقط ۲۰ نانومتر است و فاصله‌ی بین بازهای روی هر شاخه تنها ۰/۳۴ نانومتر است،
ما چطور می‌توانیم چنین کاری کنیم؟
مثلا می‌خواهیم ژن RPS6KA2 که مربوط به موهای سیاه رنگ است را از بین ۲۰ تا ۲۵ هزار ژن پیدا کنیم و آن را تغییر دهیم.
در این ابعاد ما با چه ابزاری می‌توانیم ژن ها را ویرایش (gene editing) کنیم؟
شاید یک ابزار فیزیکی مانند یک لیزر بسیار دقیق و پرقدرت به ذهنتان برسد که با آن بتوانیم یک قسمت از دی ان ای که حاوی آن ژن است را برش دهیم. اما یک راه بهتر وجود دارد و آن اینکه از مولکول‌هایی مشابه همان دی ان ای استفاده کنیم که این کار را برای ما بکنند. روشی که امروزه عمدتا از آن برای ویرایش ژن‌ها استفاده می‌کنند، روش CRISPR نام دارد.
دانشمندان به کمک این روش می‌توانند یک ژن خاص را درون دی ان ای پیدا کنند، آن را تغییر دهند یا غیرفعال کنند. آن‌ها برای اینکار نوع خاصی از پروتئین تحت عنوان پروتئین CAS را از برخی باکتری‌ها استخراج می‌کنند. پرکاربردترین نوع این پروتئین‌ها، پروتئین CAS9 است. این پروتئین مانند یک قیچی مولکولی عمل می‌کند و می‌تواند دو رشته‌ی دی ان ای را از یکدیگر جدا کند. اما اگر این پروتئین رشته‌های دی ان ای را به صورت کامل از هم جدا کند، آن دی ان ای از بین می‌رود و در نتیجه آن سلول می‌میرد. در حالیکه ما آن سلول را زنده می‌خواهیم. پس باید به این پروتئین بگوییم که دقیقا کدام قسمت از دی ان ای، یعنی قسمتی که ژن هدف آنجا قرار دارد، را برش دهد.
برای اینکار یک کد به پروتئین CAS9 می‌دهیم. این کد یک قسمت از یک آر ان ای است و به نوعی تکمیل کننده‌ی همان ژن هدف است. به این کد، RNA راهنما یا guide RNA گفته می‌شود. این کد راهنما در طول دی ان ای حرکت می‌کند و هروقت ژن هدف را پیدا کرد، پروتئین CAS9 همان قسمت را برش می‌دهد. بقیه‌ی کار را خود سلول انجام می‌دهد. سلول تصور می‌کند در آن قسمت دی ان ای آسیب دیده و شروع به تعمیر دی ان ای می‌کند و بدین شکل، ژن آسیب دیده با ژن سالم جایگزین می‌شود. روش CRISPR ساده‌ترین، ارزان‌ترین و دقیق‌ترین روش ویرایش ژن‌هاست که تاکنون کشف شده است و به علاوه، کاربردهای واقعی زیادی مانند درمان بیماری‌های ژنتیکی و همچنین ایجاد ویژگی‌های خاص در گیاهان، پیدا کرده است.
تصویر بالا: این روش در سال ۲۰۱۲ توسط این دو دانشمند، یعنی جنیفر دودنا (سمت راست) و امانوئل شرپانتیه (سمت چپ) کشف شد که در سال ۲۰۲۰ از بابت این کشف مهم، نوبل شیمی را از آن خود کردند.
– اَبا اِباد