فناوری CRISPR Cas9

آنچه یاد خواهید گرفت:

• یادگیری اینکه چگونه سیستم CRISPR-Cas9 می‌تواند DNA را با دقت بیشتر از فناوری‌های موجود تغییر دهد.
• کاربرد آن برای رفع جهش‌ها و معرفی ژن‌های درمانی مشخص در سلول‌های انسانی به‌طوری‌ که جهش‌های مسبب بیماری اصلاح شوند و بیماری کاهش یابد.
• تجربه یادگیری از مدرسان مجرب و دارای گواهینامه
• پروژه‌های عملی برای تمرین مفاهیم و ابزارهای مختلف، که توسط مدرس اصلی ما ارزیابی می‌شوند.

پیش‌نیازهای دوره

• دانشجویانی که در حال تحصیل در رشته‌های داروسازی، علوم زندگی، بیوتکنولوژی، زیست‌شناسی، BSc وBTech و MSc و MTech هستند و آرزو دارند در صنعت تحقیق کار کنند.

توضیحات دوره

CRISPR-Cas9 چیست؟

CRISPR-Cas9 یک فناوری منحصربه‌فرد است که به متخصصان ژنتیک‌ و محققان پزشکی امکان می‌دهد که بخش‌هایی از ژنوم را با حذف، اضافه یا تغییر قسمت‌هایی از توالی DNA ویرایش کنند.

این روش در حال حاضر ساده‌ترین، چندمنظوره‌ترین و دقیق‌ترین روش اصلاح ژنتیکی است و به همین دلیل در دنیای علم سر و صدایی به پا کرده است.

CRISPR-Cas9، ابزار ویرایش ژنوم است که در دنیای علم معروف شده است. این فناوری سریع‌تر، ارزان‌تر و دقیق‌تر از تکنیک‌های قبلی ویرایش DNA بوده و دامنه وسیعی از کاربردهای بالقوه را دارد.

CRISPR-Cas9 چگونه کار می‌کند؟

• سیستم CRISPR-Cas9 از دو مولکول کلیدی تشکیل شده که تغییر (جهش) را به DNA معرفی می‌کنند. اینها عبارتند از:
  • آنزیمی به نام Cas9 - این آنزیم به عنوان جفتی از «مقراض‌های مولکولی» عمل می‌کند که می‌تواند رشته‌های DNA را در یک مکان مشخص در ژنوم برش دهد تا قطعات DNA بعدها اضافه یا حذف شوند.
  • یک قطعه RNA به نام RNA راهنما (gRNA) - که شامل یک قطعه کوچک از توالی RNA از پیش طراحی‌ شده درون قسمت زیربنایی RNA بلندتر است. این قسمت زیربنایی به DNA متصل می‌شود و توالی از پیش طراحی‌ شده Cas9 را به نقطه صحیح ژنوم راهنمایی می‌کند تا اطمینان حاصل شود که آنزیم Cas9 در نقطه صحیح در ژنوم برش می‌زند.
• RNA راهنما به‌ منظور یافتن و اتصال به یک توالی خاص در DNA طراحی شده است. RNA راهنما دارای پایه‌های RNA است که مکمل پایه‌های توالی DNA هدف در ژنوم است. این امر به بدین معناست که حداقل به‌ نظر تئوریک، RNA راهنما فقط به توالی هدف متصل می‌شود و نه به نواحی دیگر ژنوم
• Cas9 در واقع RNA راهنما را به همان مکان در توالی DNA دنبال می‌کند و برشی روی هر دو رشته DNA ایجاد می‌کند.
• در این مرحله، سلول تشخیص می‌دهد که DNA آسیب دیده است و سعی می‌کند آن را ترمیم کند.
• دانشمندان می‌توانند از ماشین‌ ترمیم DNA استفاده کنند تا تغییراتی را در یک یا چند ژن در ژنوم سلول مورد نظر معرفی کنند.

چه تکنیک‌های دیگری برای تغییر ژن‌ها وجود دارد؟

در طول سال‌ها، دانشمندان با مطالعه اثرات تغییرات در DNA درباره ژنتیک و عملکرد ژن‌ها اطلاعات کسب کرده‌اند.

اگر بتوانید در یک خط سلولی یا یک موجود زنده تغییراتی ایجاد کنید، ممکن است بتوانید اثر آن تغییر را برای درک عملکرد آن ژن بررسی کنید.

مدت زیادی است که متخصصان ژنتیک‌ از مواد شیمیایی یا تشعشع برای ایجاد جهش‌ها استفاده می‌کنند. با این حال، آنها هیچ راهی برای کنترل محل وقوع جهش در ژنوم نداشتند.

برای چند سال، دانشمندان از «هدف‌گذاری ژن» برای معرفی تغییرات در مکان‌های خاص در ژنوم، با حذف یا افزودن ژن‌های کامل یا پایه‌های تک استفاده می‌کنند

هدف‌گذاری ژنتیکی سنتی برای مطالعه ژن‌ها و ژنتیک خیلی ارزشمند بوده است، اما ایجاد تغییرات زمانبر و نسبتاً پرهزینه است.

چندین فناوری «ویرایش ژن» به تازگی برای بهبود روش‌های هدف‌گذاری ژنی، از جمله سیستم‌های CRISPR-Cas، افکتورهای شبه فعال‌کننده رونویسی (TALENs) و نوکلئازهای انگشت روی (ZFNs) توسعه یافته‌اند.

سیستم CRISPR-Cas9 در حال حاضر به‌عنوان سریع‌ترین، ارزان‌ترین و قابل اعتمادترین سیستم برای «ویرایش» ژن‌ها شناخته می‌شود.

کاربردها و پیامدها چیستند؟

CRISPR-Cas9 پتانسیل زیادی به عنوان ابزاری برای درمان شرایط پزشکی مختلف که دارای جنبه‌های ژنتیکی هستند، از جمله سرطان، هپاتیت B و حتی کلسترول بالا دارد.

بسیاری از کاربردهای پیشنهادی شامل ویرایش ژنوم‌های سلول‌های سوماتیک (غیرمولد) است، اما در مورد قابلیت ویرایش سلول‌های زایا (مولد) بحث‌های زیادی وجود دارد.

چرا که هرگونه تغییرات انجام شده در سلول‌های زایا به نسل‌های آینده منتقل خواهد شد و پیامدهای اخلاقی مهمی دارد.

انجام ویرایش ژن در سلول‌های زایا در حال حاضر در انگلستان و بیشتر کشورهای دیگر غیرقانونی است.

در مقابل، استفاده از CRISPR-Cas9 و دیگر فناوری‌های ویرایش ژن در سلول‌های سوماتیک بی‌چالش است. در واقع آنها قبلاً در چند مورد استثنایی و یا زندگی تهدیدآمیز برای درمان بیماری انسانی استفاده شده‌اند.

آینده CRISPR-Cas9 چیست؟

احتمالاً چندین سال طول می‌کشد تا CRISPR-Cas9 به طور معمول در انسان‌ها استفاده شود.

بسیاری از تحقیقات همچنان روی استفاده از آن در مدل‌های حیوانی یا سلول‌های انسانی ایزوله، با هدف استفاده از این فناوری به‌طور معمول برای درمان بیماری‌ها در انسان‌ها، متمرکز است.

کار زیادی روی حذف اثرات «off-target» متمرکز است، جایی که سیستم CRISPR-Cas9 در ژنی متفاوت از آنچه که قصد ویرایشش را دارد، برش می‌زند.

دامنه شغلی

مشاغلی که مستقیماً به این حوزه مرتبط هستند شامل:

• محقق دانشگاهی
• دانشمند بیومدیکال
• همکار پژوهش بالینی
• دانشمند بالینی ژنتیک
• دانشمند بالینی ایمنی‌شناسی
• مشاور ژنتیک
•  پرورش‌دهنده گیاه و متخصص ژنتیک‌
• دانشمند پژوهشی (علوم زندگی)
• دانشمند پژوهشی (پزشکی)

مشاغلی که دانش شما در آنها مفید خواهد بود شامل:

•  بیوتکنولوژیست
•  دانشمند داده
• اپیدمیولوژیست
• دانشمند جرم‌یابی قانونی
• مشاور علمی پزشکی
• انجمن پزشکی
• تکنسین آزمایشگاه علمی
• نویسنده علمی
• معلم دبیرستان

نه تنها در هند، بلکه در خارج از این کشور نیز اگر به دنبال حرفه‌ای هستید، میانگین حقوق پایه سالانه بین 159339 تا 194895 دلار برای متخصصان ژنتیک‌ در ایالات متحده است. برای مثال، محقق دکترا بیش از 22 لاک در سال دریافت می‌کند (یعنی 29060 یورو در سال) در حالی که محققان فوق‌دکتری بیش از 50 لک در سال (50525 یورو در سال) دریافت می‌کنند. با افزایش تجربه در این زمینه، بسته‌های حقوقی ارائه می‌شود که هم در بخش خصوصی و هم در بخش دولتی افزایش می‌یابد.

چه کسانی می‌توانند در دوره شرکت کنند؟

• دانشجویانی که در حال تحصیل در رشته‌های علوم زندگی، بیوتکنولوژی، زیست‌شناسی، BSc و BTech و MSc و MTech هستند و آرزو دارند در زمینه تحقیق بالینی کار کنند.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• دانشجویانی که در حال تحصیل در رشته‌های داروسازی، علوم زندگی، بیوتکنولوژی، زیست‌شناسی، BSc و BTech و MSc و MTech هستند و آرزو دارند در صنعت تحقیق کار کنند.