CRISPR/Cas9: ابزار قدرتمند مولكولي براي ويرايش ژنوم

CRISPR/Cas9: high throughput genome editing molecular tool

اصلاح هدفمند ژنومي با استفاده از نوكلئازهاي هدايت شونده توسط RNA روشي سريع، آسان و پربازده است كه نه تنها امكان دستكاري و تغيير ژن ها و مطالعات كاركردي را براي پژوهشگران فراهم نموده است، بلكه آگاهي آن ها را در رابطه با اساس مولكولي بيماري ها و ابداع روش هاي درماني نوين و هدفمند افزايش داده است. تاكنون فنون متفاوتي با عنوان قيچي هاي مولكولي با قابليت ويرايش هدفمند ژنوم شامل ZFN ،TALEN و CRISPR/Cas9 ايجاد شده است. در واقع CRISPR/Cas9، سيستم ايمني باكتري ها در برابر ويروس ها است كه در آن نوكلئاز Cas9 توسط يك RNA ي راهنماي تك رشته به توالي هاي مكمل هدف متصل شده و تغييراتي را اِعمال مي كند. پيشرفت هاي حاصل شده در انتقال، ترميم و پيدايش راهكار هاي ويژه موجب ابداع رده هاي متفاوت CRISPR/Cas9 شده است. از آن جايي كه اين ابزار تنومند، قادر به اصلاح مستقيم جهش هاي عامل بيماري است، توانايي آن در درمان اختلالات ژنتيكي مورد توجه فوق العاده ي پژوهش گران قرار گرفته است. با توجه به موارد گزارش شده از هدف گيري هاي غير اختصاصي پروتئين Cas9، تمركز بسياري از پژوهش ها بر روي ارتقاء ويژگي هاي Cas9 قرار گرفته است. در اين راستا پيشرفت هاي چشم گير در انتخاب RNA راهنما، آنزيم هاي جديد و روش هاي شناسايي هدف گيري هاي نابجا را مي توان نام برد. در اين مقاله مروري، تاريخچه و جنبه هاي متفاوت سيستم CRISPR/Cas9 مانند دقت در هدف گيري ژنوم، انتقال سيستم و كنترل آن بر روي رخدادهاي ترميمي همراه با كاربردهاي آن در پژوهش هاي آتي زيست شناسي و درمان هاي نوين بيماري ها مورد بررسي و بحث قرار گرفته است.

Targeted genome editing by RNA-guided nucleases is a high throughput and facile approach which not only provides modifications, gene editing and functional studies for researchers, but also develops their knowledge about molecular basis of diseases and stablishes novel targeted therapies. Several platforms for molecular scissors that enable targeted genome engineering have been developed, including zinc-finger nucleases (ZFNs), transcription activation-like effector nucleases (TALENs) and clustered regularly interspaced palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated-9 (Cas9). Indeed CRISPR/Cas9 system is bacterial defensive system against viral invasions. Cas9 protein can be targeted to DNA sequences by accompanying single-strand RNA guide which base-pairs directly with target DNA to introduce modifications. Improvements are urgently needed for various aspects of system, including delivery and control over the outcome of the repair process. CRISPR/Cas9 holds enormous therapeutic potential for the treatment of genetic disorders by directly correcting disease causing mutations. Although the Cas9 protein has been shown to bind and cleave DNA at off-target sites the field of Cas9 specificity is rapidly progressing with marked improvements in guide RNA selection, novel enzymes and off-target detection methods. In this review we discuss history and different aspects of CRISPR/Cas9 including advances in specificity strategies for genome engineering, system delivery and control optimization on repair processes along with its implication for the future of biological researches and gene therapy.