اولین مارمولکی که با ویرایش ژن "زال" شد

دانشمندان دانشگاه "جورجیا" برای اولین بار یک تکنیک ویرایش ژن موسوم به "کریسپر" را به شکل موفقیت آمیز روی یک مارمولک انجام دادند و توانستند آن را زال کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، تاکنون روش ویرایش ژن "کریسپر" (CRISPR) با موفقیت در باکتری‌ها، گیاهان، موش‌ها، خوک‌ها، میمون‌ها و حتی انسان‌ها مورد استفاده قرار گرفته است، اما تا به حال به دلیل روش‌های مشکل تولید مثل در خزندگان هرگز روی خزندگان انجام نشده بود.

اکنون محققان دانشگاه جورجیا موفق شده‌اند با موفقیت با روش ویرایش ژن "کریسپر"، ژن‌های مارمولک‌ها را ویرایش کنند و آن‌ها را "زال" (Albino) کنند و حتی کاری کنند تا این مارمولک‌ها ژن‌های ویرایش شده را به فرزندان خود منتقل کنند.

روش کریسپر بر روی سلول‌های فردی کار می‌کند، بنابراین موثرترین روش برای ویرایش یک اندام زمانی است که تنها یک سلول داشته باشد. این بدان معناست که این روش معمولا روی تخمک‌های تازه بارور شده یا سلول‌های لقاح شده انجام می‌شود. این کار باعث می‌شود این روش برای پستانداران به خوبی کار کند.

اما خزندگان داستان متفاوتی دارند. لقاح در مارمولک‌ها داخل بدن و در "پارگین" اتفاق می‌افتد. اما نمی‌توان گفت دقیقاً چه زمانی رخ می‌دهد. این موقعیت همچنین باعث می‌شود تا بارور کردن تخم‌های خزندگان در شرایط آزمایشگاهی و انتقال آن‌ها بسیار دشوارتر شود.

در آناتومی جانوران، پارگین سوراخ پشتی جانور است که به عنوان تنها مخرج برای مجرای روده‌ای، تناسلی و ادراری گونه‌های خاصی از جانوران عمل می‌کند. برخلاف پستانداران جفت‌دار که دارای ۲ یا ۳ سوراخ جداگانه برای دفع هستند، تمامی دوزیستان، پرندگان، خزندگان و تک سوراخیان دارای این مخرج هستند و از طریق آن هم ادرار و هم مدفوع را دفع می‌کنند.

ناحیه پارگین معمولاً با یک عضو ترشحی مرتبط است که «غده پارگین» نام دارد و گفته می‌شود که این غده با رفتار نشانه‌ای رایحه‌ای برخی خزندگان، دوزیستان و تک سوراخیان مرتبط است؛ بنابراین محققان دانشگاه جورجیا در مطالعه جدید خود آزمایش کردند که آیا می‌توان ویرایش ژن را روی تخم مارمولک بارور نشده اعمال کرد یا خیر. آن‌ها با هدف زال کردن مارمولک، به طور مستقیم ژن‌های مربوطه را به تخم‌های موجود در تخمدان‌های حیوانات تزریق کردند. بدین ترتیب هر مارمولک جهش یافته زمانی که متولد شد، زال یا سفید شد.

این روش به خوبی جواب داد و جالب اینکه این روند حتی انواع دیگر ژن‌ها را که از نر منتقل شده بود، تحت تأثیر قرار داد. این نشان می‌دهد که معرف‌های کریسپر برای مدت چند روز یا حتی چند هفته در تخم‌ها فعال باقی می‌مانند.

"داگ منکه"، نویسنده مسئول این مطالعه می‌گوید: از آنجا که ما ژن‌ها را به تخم‌های بارور نشده تزریق می‌کنیم، فکر می‌کردیم که فقط قادر به انجام ویرایش روی ژن‌های منتقل شده از مادر خواهیم بود. ما باید سه ماه صبر می‌کردیم تا مارمولک‌ها تخم‌ریزی کنند، بنابراین این حرکت آهسته انجام شد.

پس از این مدت، محققان دریافتند که بین ۶ تا ۹ درصد تخم‌ها ویرایش ژن شده‌اند. این ممکن است یک موفقیت بزرگ به نظر نرسد، اما با توجه به اینکه این روش تاکنون در خزندگان انجام نشده بود، یک جهش بزرگ به جلو است.

"منکه" می‌گوید: ۶ درصد نسبت به مدل‌های کنونی که می‌توانند تا ۸۰ درصد یا بالاتر راندمان داشته باشند، کم به نظر می‌رسد، اما تاکنون هیچ کس نتوانسته است این نوع دستکاری را در خزندگان انجام دهد. تعداد کمی از متخصصان ژنتیک وجود دارند که مشغول مطالعه روی خزندگان هستند، بنابراین ما امیدواریم که به زیست شناسی کاربردی هیجان انگیزی که کشف نشده است، دست یابیم.

این مطالعه به طور بالقوه مسیر اعمال تکنیک کریسپر را برای استفاده در طیف وسیعی از حیوانات دیگر که قبلا نمی‌شد ویرایش ژنتیکی شوند، باز می‌کند. این تیم همچنین می‌گوید که این روش جدید و آسان برای ایجاد مارمولک‌های زال می‌تواند به آن‌ها در مطالعه زالی در انسان کمک کند. به ویژه از آنجا که برخی مارمولک‌ها ساختار چشم مشابه با انسان دارند، می‌توانند الگوی بهتری برای دریافت و درک این باشند که چرا انسان‌های مبتلا به آلبینیسم یا زالی اغلب دارای مشکلات بینایی هستند.

این تحقیق در مجله Cell Reports منتشر شده است.