درخشش تکنیک کریسپر در تشخیص سریع‌تر و ارزان‌تر بیماری‌ها

ابزار قدرتمند ویرایش ژن کریسپر می‌تواند در مراحل اولیه به تشخیص بیماری‌هایی مانند تب لاسا کمک کند و از انتشار عفونت جلوگیری کند.

اپیدمی امسال تب لاسا در نیجریه که موجب مرگ ۶۹ نفر شد، بدترین مورد از آن بود که اتفاق افتاد. پژوهشگرانی در نیجریه با امید به کاهش مرگ‌و‌میر ناشی از تب لاسا در سال‌های آینده، درحال تلاش برای طراحی یک تست تشخیصی جدید براساس ابزار ویرایش ژن موسوم به کریسپر هستند.

این تست بر توانایی کریسپر برای شناسایی قطعات کوچک ژنتیکی که برای پیدا کردن آن برنامه‌ریزی شده، متکی است (در این مورد خاص، یعنی RNAی ویروس لاسا). اگر این رویکرد موفقیت‌آمیز باشد، می‌تواند به تشخیص زودهنگام طیف وسیعی از عفونت‌های ویروسی کمک کند تا درمان‌ها بتوانند موثرتر باشند و کارکنان سلامت نیز بتوانند از انتشار آن بیماری جلوگیری کنند.

دانشمندانی در هندوراس و کالیفرنیا درحال آزمایش تست‌های تشخیصی کریسپر برای ویروس‌های تب‌ دنگی، زیکا و سویه‌هایی از ویروس پاپیلوم انسانی مرتبط‌با سرطان هستند. یک مطالعه نیز برای کاوش تست تشخیصی برای ویروس ابولا قرار است در جمهوری دموکراتیک کنگو انجام شود. جسیکا اووانیب، متخصص زیست‌شناسی ملکولی در نیجریه می‌گوید:

یک تست تشخیصی قطعی و کاربرپسند قادر است میزان مرگ‌و‌میر ناشی از تب لاسا را که می‌تواند حتی به ۶۰ درصد برسد، کاهش دهد. من در حال کار روی چیزی هستم که بتواند جان مردم را نجات دهد.

پژوهشگر

پژوهشگری در حال استفاده از یک تست تشخیصی کریسپر برای بررسی وجود ویروس لاسا در یک نمونه خون

تشخیص بیشتر بیماری‌های عفونی، نیازمند تخصص بالا، تجهیزات پیچیده و انرژی برق زیادی است که همه‌ی این ملزومات در مناطقی که بیماری‌هایی نظیر لاسا در آنجا بیشتر اتفاق می‌افتد، با محدودیت مواجه است. تست کریسپر امکان تشخیص عفونت‌ها را با دقتی معادل دقت روش‌های رایج و تقریبا به‌سادگی تست‌های بارداری خانگی مهیا می‌کند. به‌علت اینکه کریسپر طوری طراحی شده است که توالی‌های ژنتیکی خاصی را مورد هدف قرار دهد، پژوهشگران امیدوارند که بتوانند ابزاری را براساس این تکنولوژی توسعه دهند که بتواند طی یک هفته مشخص کند کدام سویه از ویروس در جریان خون بیمار وجود دارد. جنیفر دودنا، متخصص بیوشیمی در دانشگاه کالیفرنیا که او نیز روی برخی از این روش‌ها کار می‌کند، می‌گوید: «این، مسیر بسیار هیجان‌انگیزی در حوزه‌ی کریسپر است.»

اووانیب و همکارانش در حال اجرای آزمایش‌هایی در زمینه‌ی طراحی یک تست تشخیصی کریسپر هستند. آن‌ها از آنزیم Cas13 استفاده می‌کنند. برخلاف آنزیم Cas9 (آنزیمی که نخستین بار در روش ویرایش ژن به روش کریسپر به‌کار رفت)، آنزیم Cas13 توالی‌های ژتیکی مورد هدف را شناسایی کرده و آن قطعه را بدون هدف و به‌طور مکرر برش می‌دهد. اگرچه این رفتار، در زمینه‌ی بحث ویرایش ژن‌ یک مشکل به حساب می‌آید اما در زمینه‌ی تشخیص همین ویژگی یک مزیت است، زیرا این برش‌ها می‌توانند به‌عنوان سیگنال عمل کنند. در سال ۲۰۱۸، پژوهشگران تست خود را که «شرلوک» نام‌گذاری کردند، با افزودن ملکول‌های RNAیی که وقتی توسط Cas13 برش می‌خوردند، سیگنال تولید می‌کردند، اصلاح کردند. برش RNA موجب آغاز تشکیل نوار تیره‌رنگی روی نوار کاغذی آزمایش می‌شود که نشان‌دهنده‌ی حضور توالی ژنتیکی است که کریسپر برای یافتن آن مهندسی شده است.

این پژوهشگران در نیجریه هم‌اکنون درحال آزمایش این هستند که یک نسخه از این تست تشخیصی که برای پیدا کردن ویروس لاسا طراحی شده است، با چه دقتی می‌تواند این ویروس را در افرادی که وجود ویروس در آن‌ها قبلا با روش آزمایشگاهی معمول واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) تأیید شده، شناسایی کند. کایلا بارنس که یکی از اعضای این گروه پژوهشی است، می‌گوید:

هزینه‌ی تست شرلوک تقریبا نصف تست‌های PCRی است که در نیجربه ارائه می‌شود و سرعت آماده شدن نتیجه‌ی آن دوبرابر است.

در هر دو روش تشخیص برای پردازش نمونه‌ها، نیاز به برق است اما شرلوک درمقایسه‌با PCR، نسبت‌به قطع برق حساس نیست؛ چیزی که در نیجریه فراوان انفاق می‌افتد. او می‌گوید: «ما می‌خواهیم که تنها روی یک بلوک گرمایی متکی باشیم که با یک ژنراتور خودرو نیز کار کند.»

تشخیص مبتنی بر کریسپر

در دیگر تست‌های کریسپر طراحی‌شده توسط دودنا و گروهش، از پروتئین‌های Cas با ویژگی‌ها و الگوهای مختلف برای هدف قرار دادن بیماری‌های مختلف استفاده می‌شود. در روش تشخیص آن‌ها برای HPV، به‌جای Cas13 از پروتئینی به‌نام Cas12 استفاده می‌شود. Cas12 نیز بدون هدف توالی مورد نظر را برش می‌دهد اما برخلاف Cas13 که RNA را برش می‌دهد، آنزیم Cas12 ملکول DNA را برش می‌دهد. این تست قادر است بین دو نوع ویروس HPV که با بروز سرطان دهانه‌ی رحم و مقعد ارتباط دارند، تمایز قائل شود.

دودنا امیدوار است که بتواند به کنترل تلفات ناشی از سرطان دهانه‌ی رحم در کشورهای آفریقایی که در آنجا این بیماری بسیار دیر تشخیص داده می‌شود، کمک کند. او سال پیش برای توسعه‌ی بیشتر این تشخیص‌ها، در راه‌اندازی استارتاپی شرکت کرد. این شرکت درحال آزمایش این تست‌ها روی نمونه‌های خون افرادی از کالیفرنیا است. علاوه‌براین، پژوهشگران به‌دنبال توسعه‌ی روش خود با استفاده از پروتئین‌های تازه‌کشف‌شده‌ی Cas14 و CasX هستند. اندازه‌ی کوچک این پروتئین‌ها موجب می‌شود که گنجاندن آن‌ها در تکنولوژی‌های تشخیصی آسان‌تر شود.

داماری نیادو، مامور فنی سازمان جهانی بهداشت در نیجریه می‌گوید که این‌ها نوآوری‌های هیجان‌انگیزی هستند. اما او اضافه می‌کند که برای اینکه این تست‌های کریسپر بتوانند در کشورهای دارای درآمد پایین مورد استفاده قرار گیرند، پژوهشگران باید اطمینان حاصل کنند که تکنولوژی آن‌ها ازلحاظ کسب مجوز، قابلیت تولید و هزینه مشکلی نخواهد داشت. نیادو می‌گوید: «پژوهشگران اغلب درمورد آن طرف معادله فکر نمی‌کنند.»

برای مثال تست‌های تشخیصی متعددی برای ابولا توسعه یافته است اما تنها دو مورد از آن‌ها در شیوع فعلی این بیماری در جمهوری دموکراتیک کنگو به کار گرفته شدند و سایر به‌علت مسائل اقتصادی مورد استفاده قرار نگرفتند. تست‌های تشخیصی مبتنی بر کریسپر نیز می‌توانند هزینه‌بر باشند اما پژوهشگرانی که هدایت پروژه‌ی شرلوک را برعهده دارند، متعهد شده‌اند که این ابزار را بدون مشکل به دست کسانی که به آن نیاز دارند، برسانند.

منبع NATURE

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید