ویرایش ژن رشد گیاهان را سرعت می بخشد؟

به گزارش سرطان نیوز، فناوری CRISPR-Combo برخی از ژن‌ها را ویرایش و برخی دیگر را فعال می‌کند؛ فناوری ویرایش ژن CRISPR-Cas ۹ یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های علمی دهه‌های اخیر است، اما همیشه جایی برای پیشرفت وجود دارد.

سیستم CRISPR ابزار قدرتمندی است که به دانشمندان اجازه می‌دهد تا ویرایش‌های برش و چسباندن ژن‌های خاص موجودات زنده را انجام دهند. این امکان را برای درمان‌های جدید برای طیف وسیعی از بیماری ها، از جمله سرطان، دیابت، اشکال ژنتیکی نابینایی و بیماری‌های خونی باز کرد. همچنین می‌توان ویرایش‌هایی را برای بهبود محصولات کشاورزی و حیوانات مزرعه، فعال کردن اشکال جدید کنترل آفات، و ایجاد انواع جدید مفید میکروب‌ها انجام داد.

پیشرفت‌های بعدی در دستورالعمل CRISPR بهبود یافت. برخی اجازه می‌دادند که چندین ژن مختلف به طور همزمان ویرایش شوند، در حالی که نسخه‌های دیگر از قطع DNA به‌کلی اجتناب کردند و در عوض بر روشن یا خاموش کردن بیان ژن در صورت لزوم تمرکز کردند.
در مطالعه جدید، محققان UMD هر دوی این تکنیک‌ها را در یک ابزار با هم ترکیب کرده‌اند که CRISPR-Combo نامیده می‌شود. معمولاً یک رشته RNA راهنما یا توابع، ویرایش یا فعال سازی را انجام می‌دهد. به این معنی که آن‌ها فقط می‌توانند یکی یا دیگری را انجام دهند. برای این مطالعه، تیم دو عملکرد را به RNA‌های مختلف اختصاص داد و این مفهوم را در چندین آزمایش تست کرد. اول، آن‌ها از گیاهان گوجه فرنگی و برنج استفاده کردند تا نشان دهند که می‌توانند هر دو عملکرد را بدون هیچ خللی انجام دهند. آزمایش‌ها موفقیت آمیز بود.

ییپینگ چی، یکی از نویسندگان این مقاله گفت: به عنوان اثبات مفهوم، ما نشان دادیم که می‌توانیم ژن A را حذف کنیم و ژن B را با موفقیت تنظیم یا فعال کنیم، بدون اینکه تصادفاً ژن B را از بین ببریم یا ژن A را تنظیم کنیم.
در مرحله بعد، آن‌ها با یک گیاه آزمایشگاهی معمولی به نام شاهی سنگ آزمایش کردند تا بررسی کنند که چگونه می‌توان دو تغییر مفید را به طور همزمان ایجاد کرد. آن‌ها ژنی را ویرایش کردند که گیاهان را در برابر علف کش‌ها مقاوم‌تر می‌کند و ژنی را فعال کردند که گیاهان را سریع به مرحله گل دادن می‌رساند. نتیجه نهایی یک شاهی سنگی مهندسی شده است که هم در برابر علف کش مقاوم است و هم دو برابر سریعتر تکثیر می‌شود و در یک سال هشت نسل تولید می‌کند.

در آزمایش‌های دیگر، تیم تلاش کرد تا کارایی پرورش گونه‌های جدید گیاهان را از طریق کشت بافت بهبود بخشد. آن‌ها ژن‌های مفید در صنوبر‌ها را ویرایش کردند و سه ژن دیگر را فعال کردند که باعث بازسازی بافت در گیاهان می‌شدند، و دریافتند که نمونه‌های صنوبر ریشه‌های جدید خیلی سریع‌تر رشد می‌کنند و نرخ موفقیت محصولات مهندسی شده را بهبود می‌بخشند.

در همین حال، مشخص شد که گیاهان برنج ویرایش شده با استفاده از CRISPR-Combo بدون نیاز به مکمل‌های معمولی هورمون رشد، از کشت‌ها رشد می‌کنند و بیشتر از گیاهانی که با هورمون رشد می‌کنند، ژن ویرایش شده را بیان می‌کنند.

این تیم می‌گوید که روش جدید طیف وسیعی از امکانات را در ویرایش محصولات و سایر گیاهان به‌طور مؤثرتر باز می‌کند و ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر علف‌کش‌ها و تغذیه تقویت‌شده را به آن‌ها می‌دهد.

ییپینگ چی، دانشیار دپارتمان علوم گیاهی و معماری منظر و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: امکانات از نظر ویژگی‌هایی که می‌توان با هم ترکیب کرد واقعاً نامحدود است. اما آنچه واقعاً هیجان‌انگیز است این است که CRISPR-Combo سطحی از پیچیدگی را به مهندسی ژنتیک در گیاهان معرفی می‌کند که قبلاً نداشتیم.

این تحقیق در مجله Nature Plants منتشر شد.