التحرير الأولي: تحويل تحرير الجينات من جزار إلى جراح

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 10 مايو 2023

في حين أن تحرير الجينات كان ثوريًا ، إلا أنه كان مجالًا من عدم اليقين بسبب نظامه المعرض للخطأ المتمثل في قطع كل من خيوط الحمض النووي. التحرير الأولي على وشك تغيير كل ذلك. تستخدم هذه الطريقة إنزيمًا جديدًا يسمى المحرر الرئيسي ، والذي يمكنه إجراء تغييرات محددة على الشفرة الجينية دون قطع الحمض النووي ، مما يسمح بمزيد من الدقة وتقليل الطفرات.

رئيس التحرير السياق

يسمح التحرير الجيني للعلماء بإجراء تغييرات دقيقة على الشفرة الجينية للكائنات الحية. يمكن استخدام هذه التكنولوجيا في تطبيقات مختلفة ، بما في ذلك علاج الأمراض الوراثية ، وتطوير أدوية جديدة ، وتحسين غلة المحاصيل. ومع ذلك ، فإن الأساليب الحالية ، مثل CRISPR-Cas9 ، تعتمد على قطع كل من خيوط الحمض النووي ، مما قد يؤدي إلى حدوث أخطاء وطفرات غير مقصودة. يعد التحرير الأولي طريقة جديدة تهدف إلى التغلب على هذه القيود. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنه إجراء مجموعة واسعة من التغييرات ، بما في ذلك إدخال أو حذف أجزاء كبيرة من الحمض النووي.

في عام 2019 ، ابتكر باحثو جامعة هارفارد ، بقيادة الكيميائي وعالم الأحياء الدكتور ديفيد ليو ، التحرير الأولي ، والذي يعد بأن يكون الجراح الذي يحتاجه تحرير الجينات عن طريق قطع خيط واحد فقط كما هو مطلوب. كانت للإصدارات المبكرة من هذه التقنية قيود ، مثل القدرة على تحرير أنواع محددة فقط من الخلايا. في عام 2021 ، أدخلت نسخة محسنة ، تسمى التحرير الأولي المزدوج ، اثنين من pegRNAs (دليل التحرير الأساسي RNAs ، والذي يعمل كأداة القطع) التي يمكن أن تعدل تسلسلات الحمض النووي الأكثر شمولاً (أكثر من 5,000 زوج أساسي ، وهي درجات سلم الحمض النووي ).

في غضون ذلك ، وجد الباحثون في معهد Broad طرقًا لتحسين كفاءة التحرير الأولي من خلال تحديد المسارات الخلوية التي تحد من فعاليتها. أظهرت الدراسة أن الأنظمة الجديدة يمكن أن تعدل بشكل أكثر فعالية الطفرات التي تسبب مرض الزهايمر وأمراض القلب والخلايا المنجلية وأمراض البريون والسكري من النوع 2 مع عواقب أقل غير مقصودة.

التأثير التخريبي

يمكن أن يصحح التحرير الأولي الطفرات الأكثر تعقيدًا من خلال وجود آلية استبدال وإدخال وحذف أكثر موثوقية للحمض النووي. تعد قدرة التكنولوجيا على الأداء على الجينات الأكبر خطوة مهمة أيضًا ، حيث توجد 14 بالمائة من أنواع الطفرات في هذه الأنواع من الجينات. يقر الدكتور ليو وفريقه بأن التكنولوجيا لا تزال في مراحلها الأولى ، حتى مع كل الإمكانات. ومع ذلك ، فإنهم يجرون مزيدًا من الدراسات لاستخدام التكنولوجيا في العلاج يومًا ما. على أقل تقدير ، يأملون أن تقوم فرق البحث الأخرى أيضًا بتجربة التكنولوجيا وتطوير تحسيناتها وحالات الاستخدام. 

من المرجح أن يزداد تعاون مجموعة البحث مع إجراء المزيد من التجارب في هذا المجال. على سبيل المثال ، أظهرت دراسة الخلية شراكات بين جامعة هارفارد وجامعة برينستون وجامعة كاليفورنيا سان فرانسيسكو ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومعهد هوارد هيوز الطبي ، من بين آخرين. وفقًا للباحثين ، من خلال التعاون مع فرق مختلفة ، تمكنوا من فهم آلية التحرير الأولي وتعزيز جوانب معينة من النظام. علاوة على ذلك ، تعد الشراكة بمثابة توضيح رائع للكيفية التي يمكن بها للفهم العميق أن يوجه التخطيط التجريبي.

تطبيقات التحرير الأولي

قد تتضمن بعض تطبيقات التحرير الأولي ما يلي:

• يستخدم العلماء هذه التقنية لتنمية خلايا وأعضاء سليمة للزراعة بعيدًا عن تصحيح الطفرات بشكل مباشر.
• الانتقال من العلاجات والتصحيح إلى التحسينات الجينية مثل الطول ولون العين ونوع الجسم.
• يستخدم التحرير الأولي لتحسين غلة المحاصيل ومقاومة الآفات والأمراض. يمكن استخدامه أيضًا لإنشاء أنواع جديدة من المحاصيل التي تتناسب بشكل أفضل مع المناخات المختلفة أو ظروف النمو.
• خلق أنواع جديدة من البكتيريا والكائنات الحية الأخرى المفيدة للعمليات الصناعية ، مثل إنتاج الوقود الحيوي أو تنظيف التلوث البيئي.
• زيادة فرص العمل لمختبرات الأبحاث وعلماء الوراثة والمتخصصين في التكنولوجيا الحيوية.

أسئلة للنظر فيها

• كيف يمكن للحكومات تنظيم التحرير الأولي؟
• كيف تعتقد أن التعديل الأولي يمكن أن يغير طريقة علاج الأمراض الوراثية وتشخيصها؟