CRISPR technology

تشير كلمة "CRISPR" (تُنطق "هش") إلى التكرارات المتقطعة القصيرة المتباعدة المنتظمة والمتباعدة بشكل منتظم، والتي تعد السمة المميزة لنظام الدفاع البكتيري الذي يشكل الأساس لتقنية تحرير الجينوم CRISPR-Cas9. 

في مجال هندسة الجينوم، غالبًا ما يستخدم المصطلح "CRISPR" أو "CRISPR-Cas9" للإشارة إلى أنظمة CRISPR-Cas9 و -CPF1 المختلفة (وغيرها) التي يمكن برمجتها لاستهداف امتدادات محددة من الشفرة الجينية وتحرير الحمض النووي في مواقع محددة، وكذلك لأغراض أخرى، مثل أدوات التشخيص الجديدة. 

و باستخدام هذه الأنظمة، يمكن للباحثين تعديل الجينات بشكل دائم في الخلايا والكائنات الحية، وفي المستقبل، قد يجعلون من الممكن تصحيح الطفرات في مواقع محددة في الجينوم البشري من أجل علاج الأسباب الجينية للمرض.

كما تتوفر الآن أنظمة أخرى، مثل أنظمة CRISPR-Cas13، التي تستهدف الحمض النووي الريبي (RNA) التي توفر طرقًا بديلة للاستخدام، وبخصائص فريدة تم الاستفادة منها لأدوات التشخيص الحساسة  مثل SHERLOCK.

لمزيد من المعلومات تابع موقعنا Visit site.

من أين تأتي كريسبر؟

• تم اكتشاف كريسبر لأول مرة في العتائق (ولاحقًا في البكتيريا) بواسطة فرانسيسكو موخيكا، عالم في جامعة أليكانتي في إسبانيا.
•  اقترح أن تعمل كريسبر كجزء من جهاز المناعة البكتيرية، للدفاع ضد الفيروسات الغازية. 
• وهي تتكون من تسلسلات متكررة للشفرة الجينية، تقطعها متواليات "مباعدة" بقايا الشفرة الجينية من الغزاة السابقين، يعمل هذا النظام كذاكرة جينية تساعد الخلية على اكتشاف وتدمير الغزاة (المسماة "العاثية") عند عودتهم.
•  تم عرض نظرية Mojica تجريبيًا في عام 2007 من قبل فريق من العلماء بقيادة فيليب هورفاث.
• في يناير 2013، نشر مختبر تشانغ الطريقة الأولى لهندسة كريسبر لتعديل الجينوم في الخلايا البشرية والفأر.

كيف يعمل النظام؟

• يتم نسخ متواليات "المباعدة" CRISPR إلى تسلسلات قصيرة من الحمض النووي الريبي ("CRISPR RNAs" أو "crRNAs") قادرة على توجيه النظام لمطابقة تسلسلات الحمض النووي. عندما يتم العثور على الحمض النووي المستهدف، فإن Cas9 أحد الإنزيمات التي ينتجها نظام CRISPR  يرتبط بالحمض النووي ويقطعه، ويغلق الجين المستهدف. 
• باستخدام الإصدارات المعدلة من Cas9، يمكن للباحثين تنشيط التعبير الجيني بدلاً من قطع الحمض النووي، تسمح هذه التقنيات للباحثين بدراسة وظيفة الجين.
• تشير الأبحاث أيضًا إلى أنه يمكن استخدام CRISPR-Cas9 لاستهداف وتعديل "الأخطاء المطبعية" في تسلسل الجينوم البشري المكون من ثلاثة مليارات حرف في محاولة لعلاج الأمراض الوراثية.

كيف تقارن تقنية CRISPR-Cas9 بأدوات تحرير الجينوم الأخرى؟

• أثبتت تقنية CRISPR-Cas9 أنها بديل فعال وقابل للتخصيص لأدوات تحرير الجينوم الأخرى الموجودة.
•  نظرًا لأن نظام CRISPR-Cas9 نفسه قادر على قطع خيوط الحمض النووي، فلا يلزم إقران كريسبر مع إنزيمات الانقسام المنفصلة كما تفعل الأدوات الأخرى. 
• كما يمكن أيضًا مطابقتها بسهولة مع تسلسل الحمض النووي الريبي "الدليل" المصمم خصيصًا لقيادتها إلى أهداف الحمض النووي الخاصة بها.
•  تم بالفعل إنشاء عشرات الآلاف من تسلسلات الجرنا هذه وهي متاحة لمجتمع البحث، و يمكن أيضًا استخدام CRISPR-Cas9 لاستهداف جينات متعددة في وقت واحد، وهي ميزة أخرى تميزه عن أدوات تحرير الجينات الأخرى.

كيف تختلف CRISPR-Cpf1 عن CRISPR-Cas9؟

يختلف CRISPR-Cpf1 بعدة طرق مهمة عن Cas9 الموصوف سابقًا، مع آثار كبيرة على البحث والعلاجات.

أولاً، في شكله الطبيعي

• يشكل إنزيم قطع الحمض النووي Cas9 مركبًا يحتوي على رنا صغيرين، وكلاهما مطلوب لنشاط القطع، نظام Cpf1 أبسط من حيث أنه لا يتطلب سوى RNA واحد، إنزيم Cpf1 أصغر أيضًا من SpCas9 القياسي، مما يسهل توصيله إلى الخلايا والأنسجة.

ثانيًا،يقطع Cpf1 الحمض النووي بطريقة مختلفة عن Cas9

• عندما يقطع مركب Cas9 الحمض النووي، فإنه يقطع كلا الخيطين في نفس المكان، تاركًا "نهايات غير حادة" غالبًا ما تخضع لطفرات عند انضمامها مرة أخرى.
•  مع مجمع Cpf1، يتم تعويض التخفيضات في الخيطين، مما يترك بروزات قصيرة على الأطراف المكشوفة.
•  من المتوقع أن يساعد هذا في الإدخال الدقيق، مما يسمح للباحثين بدمج قطعة من الحمض النووي بشكل أكثر كفاءة ودقة.

ثالثًا، يبتعد Cpf1 بعيدًا عن موقع التعرف

• مما يعني أنه حتى إذا تم تحور الجين المستهدف في موقع القطع، فمن المحتمل أن يظل من الممكن إعادة قطعه، مما يتيح فرصًا متعددة لإجراء التحرير الصحيح.
• رابعًا، يوفر نظام Cpf1 مرونة جديدة في اختيار المواقع المستهدفة
• مثل Cas9، يجب أولاً إرفاق مجمع Cpf1 بتسلسل قصير يُعرف باسم PAM، ويجب اختيار الأهداف المجاورة لتسلسلات PAM التي تحدث بشكل طبيعي. 
• يتعرف مجمع Cpf1 على متواليات PAM مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في Cas9.
•  قد تكون هذه ميزة في استهداف، على سبيل المثال، جينوم طفيلي الملاريا وحتى الجينوم البشري.