محققان اولین سلول های بنیادی را با استفاده از فعال سازی ژنوم با تکنیک CRISPR تولید کردند

18  ژانویه 2018 - برای اولین بار، محققان موسسه ی گلادستون با استفاده از تکنولوژی CRISPR و با فعال کردن یک ژن خاص در سلولهای پوست موش، آنها را به سلول های بنیادی تبدیل کردند. این رویکرد نوآورانه یک روش بالقوه ساده تر برای تولید این سلولهای ارزشمند است و بینشهای مهمی را در مورد روند برنامه ریزی مجدد سلولی ارائه می دهد.
پرفسور Sheng Ding پژوهشگر ارشد در گلدستون، گفت: این یک روش جدید برای ساخت سلول های بنیادی پلوری پوتنت(چند توان) است که اساسا با آنچه تاکنون انجام شده است، متفاوت می باشد. در ابتدای مطالعه ما می خواستیم به این سوال پاسخ دهیم که آیا می توان یک سلول را فقط با باز کردن یک مکان خاص از ژنوم برنامه ریزی مجدد نمود؟  و ما دریافتیم که پاسخ مثبت است.
سلول های بنیادی پلوری پوتنت را می توان به تقریبا هر نوع سلولی در بدن تبدیل کرد. در نتیجه، آنها یکی از منابع کلیدی درمانی برای بیماریهای صعب العلاج یا غیر قابل درمان، مانند دیابت، نارسایی قلبی، بیماری پارکینسون و نابینایی هستند.آنها همچنین مدل های بسیار خوبی برای مطالعه ی بیماری ها و ابزارهای مهمی برای آزمایش داروهای جدید بر روی سلول های انسانی می باشند.
در سال 2006، پرفسور Shinya Yamanaka محقق ارشد گلادستون، توانست سلول های بنیادی چند توان القایی یا سلولهای iPSCs[1] را با استفاده از چهار پروتئین کلیدی از سلول های پوستی معمولی تولید کند.این پروتئین ها، از عوامل رونویسی بودند، که با تغییر ژن هایی که در سلول بیان می شوند، کار می کنند و ژن های مرتبط با سلول های پوست را خاموش کرده و ژن های مرتبط با سلول های بنیادی را فعال می نمایند.
سپس با تکیه بر این کار، پرفسور Sheng Ding و دیگران ، iPSCها را نه با فاکتورهای رونویسی بلکه با اضافه کردن یک کوکتل شیمیایی به سلول ها، تولید کردند. درمطالعه ی اخیر که نتایج آن در مجله ی Cell Stem Cell، منتشر گردید محققین با دستکاری ژنوم سلول به طور مستقیم و با استفاده از تکنیک تنظیم ژنCRISPR  ، سلول های پوست را به سلول های بنیادی تبدیل و سومین روش را معرفی کردند.

پرفسور Sheng Ding، که همچنین استاد شیمی دارویی در دانشگاه کالیفرنیا، است، گفت: داشتن گزینه های مختلف برای ایجادiPSC ها زمانی که دانشمندان با یک رویکرد با چالش ها و مشکلاتی مواجه شوند، مفید خواهد بود. رویکرد ما می تواند به یک روش ساده تر برای ایجادiPSC ها منجر شود یا می تواند برای تبدیل مستقیم سلولهای پوست به سایر انواع سلولها مانند سلول های قلب یا سلول های مغزی استفاده شود.CRISPR  یک ابزار قدرتمند است که دانشمندان می توانند با استفاده از آن، به طور دقیق ژنوم را با هدف قرار دادن یک توالی منحصر به فرد از DNA، دستکاری کنند. بدین ترتیب،این توالیDNA  پس از آن می تواند یا به صورت دائمی حذف یا جایگزین شود یا به طور موقت روشن یا خاموش شود.
تیم پرفسور Ding،  دو ژن که اجزای جدایی ناپذیر از خاصیت پلوری پوتنتی سلولهای iPSC هستند را هدف قرار دادند. این دو ژن که تنها در سلول های بنیادی بیان می شوند، Sox2 و Oct4  نام دارند. این ژن ها همانند فاکتورهای رونویسی، سایر ژن های سلول های بنیادی را روشن و ژنهای دیگر که مربوط به سایر انواع سلولها می باشد، را خاموش می کنند.
محققان دریافتند که با استفاده از تکنیک  CRISPR، می توانند Sox2 یا Oct4 را فعال کنند تا سلول ها را مجددا برنامه ریزی نمایند.در حقیقت، آنها نشان دادند که هدف قرار دادن تنها یک مکان در ژنوم به اندازه کافی برای ایجاد واکنش زنجیره ای طبیعی که منجر به برنامه ریزی مجدد سلول و تبدیل آنها به سلولهایiPSC می شود، موثر است.
علاوه بر این، در روش قبلی که از چهار فاکتور رونویسی برای ایجاد iPSCs استفاده می شد، هر عامل رونویسی می توانست هزاران محل را در ژنوم سلول هدف قرار دهد و درنتیجه بیان هزاران ژن را در هزار محل تغییر دهد که نتیجه ی دراز مدت آن قابل پیش بینی نیست.
پرفسور Ding گفت: این واقعیت که تعدیل یک سایت در ژنوم برای برنامه ریزی مجدد سلولهای پوست و تبدیل آنها به سلولهای iPSCsکافی است، بسیار تعجب آور است، اکنون ما می خواهیم بدانیم که چگونه این فرآیند، از یک مکان واحد به کل ژنوم گسترش می یابد؟

منبع و سایت خبر:

Cell Stem Cell, 2018; DOI: 10.1016/j.stem.2017.12.001

www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180118162449.htm

-----------------------------------------