به گزارش زیستنا به نقل از National Science Foundation، پژوهشگران انستیتو فناوری ماساچوست (MIT) با استفاده از رویکردی مبتنی بر پروتئین‌های کریسپر (CRISPR)، روش جدیدی را ایجاد کرده‌اند که می‌تواند برای کنترل دقیق میزان پروتئین خاصی که در سلول‌های پستانداران تولید می‌شوند به کار گرفته شود.
این روش با حمایت بنیاد ملی علوم ایالات‌متحده (U.S. National Science Foundation) پایه‌ریزی شده است و می‌تواند برای تنظیم دقیق تولید پروتئین‌هایی مانند آنتی‌بادی‌های مونوکلونال یا سایر جنبه‌های رفتار سلول مورد استفاده قرار گیرد. این آنتی‌بادی‌های می‌توانند در درمان سرطان و سایر بیماری‌ها به کار گرفته شوند. محققان در مطالعه جدید که گزارش آن در ژورنال Nature Communications منتشر شده است نشان دادند، این سامانه می‌تواند در انواع سلول‌های پستانداران کار کند و نتایج قابل تکراری به همراه داشته باشد.
ویلیام چن (William Chen)، دانشمند زیست‌پزشکی در دانشگاه داکوتای جنوبی می‌گوید: «این سامانه‌ای قابل پیش‌بینی است که می‌توانیم آن را از قبل طراحی کنیم و به نتیجه مورد انتظار دست یابیم.» وی می‌افزاید: «این سامانه‌ای قابل تنظیم است و برای بسیاری از کاربردهای زیست‌پزشکی در انواع مختلفی از سلول‌ها مناسب است.»
چن، همراه با دانشمندان دیگری به نام‌های تیموتی لو (Timothy Lu)، لئونید گایدوکوف (Leonid Gaidukov)، یونگ لای (Yong Lai) و پژوهشگران دیگری، این مقاله را تألیف کرده است.
بسیاری از پروتئین‌های دارویی، از جمله آنتی‌بادی‌های مونوکلونال، در بیوراکتورهای بزرگ حاوی سلول‌های پستانداران تولید می‌شوند. این سلول‌ها برای تولید پروتئین مورد نظر مهندسی شده‌اند. پژوهشگران مرکز زیست‌شناسی مصنوعی (Synthetic Biology Center) در انستیتو فناوری ماساچوست، از جمله لو، چندین سال پیش، روی طرحی به‌منظور توسعه ابزارهای زیست‌شناسی مصنوعی که می‌توانند برای افزایش تولید این پروتئین‌ها استفاده شوند شروع به همکاری با شرکت فایزر (Pfizer) کردند.
محققان پروموترهای (Promoter) ژن‌هایی را هدف قرار دادند که می‌خواستند بیان آن‌ها را افزایش دهند. در تمامی سلول‌های پستانداران، ژن‌ها یک ناحیه پروموتر دارند که به فاکتورهای رونویسی متصل می‌شود. فاکتورهای رونویسی پروتئین‌هایی هستند که فرایند رونویسی ژن به RNA پیک را آغاز می‌کنند.
سامانه‌ای که این پژوهشگران طراحی کردند دارای چندین جزء است. یکی از این اجزا ژنی است که باید رونویسی شود، به همراه یک توالی «اپراتور» (Operator) که شامل مجموعه‌ای از جایگاه‌های اتصال فاکتور رونویسی مصنوعی است.
جزء دیگر یک RNA راهنما (guide RNA) است که به این توالی‌های اپراتور متصل می‌شود. در نهایت، این سامانه یک دمین فعال‌سازی رونویسی (Transcription Activation Domain) نیز دارد که به پروتئین کس۹ (Cas9) غیرفعال شده متصل است. هنگامی‌که این پروتئین کس۹ غیرفعال شده در جایگاه پروموتر مصنوعی به RNA راهنما متصل می‌شود، فاکتور رونویسی مبتنی بر کریسپر می‌تواند بیان ژن را فعال کند.
جایگاه‌های پروموتر مورد استفاده برای این سامانه مصنوعی به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که با جایگاه‌هایی پروموتر طبیعی متمایز باشند، بنابراین این سامانه روی ژن‌های موجود در ژنوم خود سلول‌ها تأثیری نخواهد داشت.
منبع: National Science Foundation
Journal Reference:
Chen, William C. W., Leonid Gaidukov, Yong Lai, Ming-Ru Wu, Jicong Cao, Michael J. Gutbrod, Gigi C. G. Choi, et al. “A Synthetic Transcription Platform for Programmable Gene Expression in Mammalian Cells.” Nature Communications ۱۳, no. 1 (October 18, 2022): 6167. https://doi.org/10.1038/s41467-022-33287-9.