از زمان کشف CRISPR/Cas9، که به عنوان قیچی مولکولی نیز شناخته می شود، دانشمندان در سراسر جهان برای بهبود تکنیک انقلابی برای تغییر DNA که به امانوئل شارپنتیه و جنیفر دودنا جایزه نوبل را در سال 2020 به ارمغان آورد، کار می کنند. این روش امکان کاوش عمیق در انسان را فراهم می کند. ژنوم و پتانسیل بسیار زیادی برای درمان بیماری های ژنتیکی نشان می دهد. در حالی که تغییرات دقیق ایجاد شده توسط CRISPR/Cas9 در ابتدا کمتر قابل پیش بینی بود، دانشمندان در سراسر جهان اکنون در حال کار بر روی پیشرفت های بیشتری هستند که امکان ایجاد تغییرات دقیق در DNA را فراهم می کند. یک مطالعه اخیرتوسط گروه Joanna Loizou، رهبر گروه در مرکز تحقیقات سرطان در MedUni Vienna و CeMM Adjunct Principal Investigator، به درک این موضوع اختصاص داشت که چگونه ویرایش اولیه، تکنیکی که نویدبخش دقت و کارایی بیشتر هدف‌گیری در معرفی تغییرات DNA است، می‌تواند بیشتر شود. کارآمد و دقیق
ویرایش اولیه یک ابزار مهندسی ژنوم قدرتمند است که امکان جایگزینی، درج و حذف DNA را در هر مکان ژنومی مشخصی فراهم می کند. با این حال، تا به امروز، کارایی ویرایش اولیه بسیار متغیر بوده است و نه تنها به منطقه ژنومی مورد نظر، بلکه به زمینه ژنتیکی سلول ویرایش شده نیز بستگی دارد. نویسندگان برجسته، Joana Ferreira da Silva، دانشجوی دکترای CeMM، و Gonçalo Oliveira از مرکز تحقیقات سرطان MedUni وین، مطالعه خود را به این سوال اختصاص دادند که کدام عوامل بر موفقیت ویرایش اصلی تأثیر می‌گذارند و با نگاهی دقیق به فرآیندهای ترمیم DNA. از آنجایی که ویرایش ژنوم به ماشین آلات ترمیم DNA ذاتی در یک سلول متکی است، ضروری است که بدانیم کدام مسیرهای ترمیم DNA درگیر هستند و این امر چگونه بر نتیجه ویرایش تأثیر می گذارد. با این حال، ماشین آلات اساسی ترمیم DNA درگیر در ویرایش اولیه تا حد زیادی ناشناخته است. نویسندگان مطالعه توضیح می‌دهند: «بسته به نوع آسیب DNA، یک سلول مکانیسم‌های ترمیم سلولی متفاوتی دارد. برای اینکه بفهمیم کدام یک از این مکانیسم‌ها در ویرایش اولیه فعال هستند، ما یک غربالگری ژنتیکی هدفمند برای فاکتورهای ترمیم DNA انجام دادیم که تمام مسیرهای ترمیم شناخته شده را پوشش می‌دهد. “
سرپرست مطالعه لویزو می‌افزاید: «نتایج ما نشان می‌دهد که مسیر ترمیم DNA، که به عنوان تعمیر عدم تطابق شناخته می‌شود، بر نتایج ویرایش اولیه تأثیر می‌گذارد. این مسیری است که با عدم تطابق پایه در ژنوم سروکار دارد. بسته به رده سلولی، نوع و محل ویرایش. ما می‌خواهیم، با حذف تعمیر عدم تطابق، می‌توانیم کارایی ویرایش اصلی را دو تا 17 برابر افزایش دهیم.” به طور خاص، این مطالعه تجمعی از پروتئین‌های MLH1 و MSH2 را نشان داد – پروتئین‌هایی که در فرآیند ترمیم عدم تطابق DNA نقش دارند و هر کدام مسئول شناسایی و حذف پایه نادرست هستند – در محل ویرایش ژنوم.
نتایج نشان می‌دهد که فعالیت پروتئین‌های ترمیم عدم تطابق، کارایی ویرایش اولیه را مهار می‌کند. لوئیزو گفت: «با حذف فعالیت مسیر تعمیر عدم تطابق از یک سلول، نشان می‌دهیم که می‌توان کارایی ویرایش اول را افزایش داد و دقت آن را بهبود بخشید.» این درک اساسی در نهایت این فناوری را به کلینیک نزدیکتر خواهد کرد.
– این بیانیه مطبوعاتی در اصل در وب سایت مرکز تحقیقات CeMM برای پزشکی مولکولی آکادمی علوم اتریش منتشر شده است.