دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) راهی برای افزایش چشمگیر دقت یکی از پیشرفته‌ترین تکنیک‌های اصلاح ژن، موسوم به «اصلاح اولیه» (Prime Editing)، پیدا کرده‌اند. این دستاورد، نرخ اشتباههای ناخواسته را تا یک‌شصتم مقدار قبلی کاهش می‌دهد و این فناوری قدرتمند را یک گام بزرگ به استفاده ایمن در درمان بیماری‌های ژنتیکی نزدیک‌تر می‌کند.
«اصلاح اولیه» که در سال ۲۰۱۹ معرفی شد، یک ورژن بسیار دقیق‌تر و پیشرفته‌تر از فناوری کریسپر (CRISPR) است. برخلاف کریسپر کلاسیک که هر دو رشته DNA را برش می‌زند، اصلاح اولیه فقط یک رشته را می‌بُرد و یک توالی ژنتیکی جدید را در آن جایگزین می‌کند. این روش بسیار دقیق‌تر است و عوارض جانبی کمتری دارد و دارای پتانسیل درمان صدها بیماری ژنتیکی با اصلاح مستقیم جهش‌ها است.
اما این تکنیک یک مشکل اساسی داشت، آن هم اشتباههای ناخواسته بود. پس از اینکه توالی جدید کپی می‌شد، باید با رشته DNA قدیمی برای جایگزینی در ژنوم رقابت می‌کرد. گاهی اوقات، رشته قدیمی در این رقابت پیروز می‌شد و رشته جدید به صورت یک قطعه اضافی باقی می‌ماند که می‌توانست به اشتباه در جای دیگری از ژنوم قرار بگیرد و باعث جهش‌های ناخواسته و خطرناک شود. نرخ این اشتباه در حالت عادی، حداکثر به یک اشتباه در هر هفت اصلاح نیز می‌رسید.
راهکار دانشمندان MIT برای کاهش اشتباهی اصلاح ژن
براساس ریپورت SciTechDaily، راه‌حل تیم MIT برپایه مهندسی دقیق پروتئین Cas9 (همان قیچی مولکولی در سیستم کریسپر) است. آنها دریافتند که برخی ورژن‌های جهش‌یافته این پروتئین، به جای اینکه همیشه در یک نقطه ثابت برش ایجاد کنند، گاهی اوقات برش خود را یک یا دو باز (Base) جلوتر در توالی DNA انجام می‌دهند.
این تغییر کوچک، یک اثر بزرگ داشت: باعث ناپایدارشدن رشته DNA قدیمی می‌شد. با ناپایدارشدن، رشته قدیمی به راحتی تجزیه می‌شد و از سر راه کنار می‌رفت. این اتفاق به رشته DNA جدید اجازه می‌داد تا بدون هیچ رقیبی، به راحتی در جای صحیح خود قرار گیرد و فرایند اصلاح بدون هیچ اشتباهیی تکمیل شود.
نتایج این مهندسی مجدد خیره‌کننده بود. دانشمندان با ترکیب چند جهش مؤثر در پروتئین Cas9 موفق شدند نرخ اشتباه را به‌طور چشمگیری کاهش دهند: در حالت اصلاح پریوزرد، نرخ اشتباه از ۱ در ۷ به ۱ در ۱۰۱ اصلاح کاهش یافت. در حالت اصلاح دقیق بالا، نرخ اشتباه از ۱ در ۱۲۲ اصلاح به ۱ در ۵۴۳ اصلاح کاهش یافت. این اتفاق به معنای کاهش نرخ اشتباه تا یک‌شصتم مقدار اولیه است.
این دستاورد می‌تواند به توسعه روش‌های ژن‌درمانی بسیار ایمن‌تر برای بیماری‌های ژنتیکی منجر شود و به عنوان یک ابزار تحقیقاتی قدرتمندتر در اختیار دانشمندان سراسر جهان قرار گیرد. تیم MIT اکنون درحال کار روی بهبود بیشتر عملکرد و یافتن راه‌هایی برای رساندن این سیستم‌های اصلاحگر به بافت‌های خاصی از بدن است که یکی از بزرگ‌ترین مسائل ژن‌درمانی محسوب می‌شود.
یافته‌های این پژوهش در ژورنال Nature منتشر شده است.
