جهاز جديد يعمل بنظام (crisper) يكتشف الطفرات الوراثية في دقائق

جهاز جديد يعمل بنظام (crisper) يكتشف الطفرات الوراثية في دقائق

| مقدمه

من المعروف أن تقنية (crisper) تستخدم في التعديل الجيني حيث سخر العلماء نظام كريسبر الموجود في البكتيريا أصلا, للتعديل علي الجينوم لأي نوع من الكائنات الحية ,عن طريق قص جزء معين من الحمض الوراثي DNA  الخاص بها بدقة لإزالة جينات مسؤولة عن اظهار صفة وراثية غير مرغوبة في الكائن الحي , او استبدالها بجينات أخري

وهناك مكونان رئيسيان في نظام CRISPR-Cas9 هما :

1- أنزيم Cas9,وهو إنزيم غير متخصص يقوم بقص سلسلتين من الحمض النووي DNA مثل مقص جزيئي.

2- جزئ guide RNA ,الحمض النووي الريبوزي الدليل (gRNA) يعمل كدليل لتوجيه Cas9 نحو تسلسل معين من الحمض النووي ليقوم بالقص عند تلك النقطة , ويتواجد جزء متغير به وهذا الجزء يكون مطابق للشفرة الوراثية المراد القص عندها

قام فريق من المهندسين بدمج CRISPR مع الترانزستورات الالكترونية المصنوعة من الجرافين (وهي مادة متآصلة من الكربون ,ثنائية الأبعاد بنيتها البلورية سداسية ,وهي أرفع مادة معروفة علي الاطلاق حتي الآن ,يعادل سمكها ذرة كربون واحدة فقط ورغم ذلك تعتبر إحدي اقوي المواد المعروفة) وهذا الدمج لإنشاء جهاز محمول باليد يمكنه اكتشاف طفرات وراثية محددة في غضون دقائق

يعمل هذا النظام الجديد علي تجميد مجمعات CRISPR علي سطح الترانزستورات القائمة علي الجرافين ,تبحث هذه المجمعات عن جينوم للعثور علي تسلسلها المستهدف ,واذا كان البحث ناجحا و ارتبط به DNA يغير هذا الربط توصيل مادة الجرافين في الترانزستور ,والذي يكتشف التغيير بأستخدام قارئ محمول باليد

| ما الجديد .. ؟

يمكن استخدام الجهاز المسمي (CRISPR-Chip) , لتشخيص الأمراض الوراثية بسرعة أو لتقييم دقة تقنيات تحرير الجينات , حيث استخدم الفريق الجهاز لتحديد الطفرات الوراثية في عينات الحمض النووي من مرضي ضمور العضلات “Duchenne muscular dystrophy”  (وهو مرض وراثي يصيب جميع أنواع العضلات في الجسم ,ويتميز بالضعف في العضلات التي تبدأ في عضلات الحوض , ثم يتطور بسرعة ليصيب جميع عضلات الجسم , وهو ما يؤدي الي الاعاقة الحركية مبكراً ومن ثم الوفاة في منتصف العمر , سبب المرض مجهول ويتركز في وجود مورث غير طبيعي لمادة تسمي ديستروفين dystrophin  وهي مادة بروتينية في العضلات , وينتقل هذا المورث عن طريق الكروموسوم الجنسي بالطريقة المتنحية X-linked recessive inherited

قالت  (kiana Aran) التي طورت هذه التقنية اثناء بحثها في مرحلة ما بعد الدكتوراة “لقد طورنا اولا الترانزوستور الذي يستخدم كريسبر للبحث عن جينيوم  الطفرات المحتملة “

حيث يتم وضع ال DNA المنقي علي ال Chip ,فيسمح ل CRISPR بالقيام بعملية البحث ويبلغ ترانزستور الجرافين عن نتيجة هذا البحث خلال دقائق و يمكن للأطباء وعلماء الوراثة الآن تسلسل الحمض النووي لتحديد الطفرات الوراثية الكامنة وراء مجموعة من الصفات والشروط وحتي شركات مثل (23andMe) و (AncestryDNA) تجعل هذه الأختبارات متاحة للمستهلكين الفضوليين

ولكن علي عكس معظم اشكال الاختبارات الجينية ,بما في ذلك معظم تقنيات التشخيص المعتمدة علي كريسبر ,يستخدم CRISR-Chip الالكترونيات النانوية للكشف عن الطفرات الجينية في عينات الحمض النووي دون “تضخيم” او تكرار شريحة الحمض النووي التي تهمك ملايين المرات من خلال وقت وعملية كثيفة المعدات تسمي سلسلة تفاعل البلملرة “PCR”, هذا يعني أنه يمكن استخدامه لإجراء الاختبارات الجينية في مكتب الطبيب أو إعداد العمل الميداني دون الحاجة الي ارسال عينة الي المختبر

يشتهر نظام CRISPR-Cas9 بقدرته علي التقاط خيوط الحمض النووي في مواقع محددة مثل زوج من مقص الشفرة الحادة ,مما يمنح الباحثين قدرات غير مسبوقة علي تحرير الجينات . ولكن لكي يقوم بروتين Cas9  بقطع ولصق الجينات بدقة ,يجب عليه اولاً تحديد المواقع الدقيقة في الحمض النووي الذي يحتاج الي قطعه

لكي يجد (Cas9) موقعا محدداً علي الجينوم ,يجب علي العلماء اولا تزويده بمقتطف من “دليل RNA” وهو جزء صغير من الحمض النووي RNA الذي قواعده مكملة لتسلسل اهتمام الحمض النووي DNA  , حيث يقوم البروتين الضخم اولاً بفك الحمض النووي المزدوج ويعمل مسح ضوئي حتي يجد التسلسل الذي يطابق دليل الحمض النووي RNA ثم يثبته

لتسخير قدرة كريسبر علي استهداف الجينات ,اخذ الباحثون بروتين Cas9 غير نشط ,وهو نوع مختلف من Cas9 يمكنه العثور علي موقع محدد علي الحمض النووي ,لكنه لا يقطعه وقاموا بربطه بالترانزستورات المصنوعة من الجرافين

عندما يجد مجمع CRISPR البقعة الموجودة علي الحمض النووي التي يستهدفها ,فانه يرتبط بها ويحدث تغييرا في التوصيل الكهربائي للجرافين , وذلك بدوره يغير الخصائص الكهربائية للترانزستور .يمكن اكتشاف هده التغيرات من خلال جهاز محمول باليد تم تطويره بواسطة المتعاونين مع الفريق. ويعد الجرافين المصنوع من طبقة ذرية واحدة من الكربون ,حساسا للكهرباء بحيث يمكنه اكتشاف تسلسل الحمض النووي “اصابة” في عينة كاملة من الجينوم دون تضخيم PCR

صوره توضح (CRISR-Chip)

أخيرا ,نظرا لأنه يمكن استخدام CRISPR-Chip لرصد ما اذا كان كريسبر يرتبط بسلسلة الحمض النووي المحددة ,يمكن استخدامه ايضا لأختبار فعالية تقنيات تحرير الجينات المعتمدة علي كريسبر .علي سبيل المثال ,يمكن استخدامه للتحقق من أن تسلسل دليل الحمض النووي RNA مصمم بشكل صحيح

وفي النهاية فان من طرق الوصول الي حلول واكتشافات كثيرة هو الجمع بين مختلف العلوم مثل البيولوجيا الحديثة والألكترونيات النانوية الحديثة والتي بدورها تصل بنا الي اكتشافات عظيمة علي المستوي العلمي لم تكتشف من قبل …

| المصدر : New CRISPR-powered device detects genetic mutations in minutes

Share this post

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.


Justin Pugh Authentic Jersey