مهندسی ژنتیک

که اصطلاحاً اصلاح ژنتیکی یا دستکاری ژنتیکی نیز نامیده می شود ، دستکاری مستقیم ژنهای ارگانیسم با استفاده از بیوتکنولوژی است. این مجموعه ای از فناوری ها است که برای تغییر آرایش ژنتیکی سلول ها از جمله انتقال ژن ها در داخل و در مرز گونه ها برای تولید ارگانیسم های بهبود یافته یا جدید مورد استفاده قرار می گیرد. DNA جدید با جداسازی و کپی کردن ماده ژنتیکی مورد علاقه با استفاده از روشهای DNA نوترکیب یا سنتز مصنوعی DNA حاصل می شود. یک سازه معمولاً برای وارد کردن این DNA در ارگانیسم میزبان ایجاد و استفاده می شود. اولین مولکول DNA نوترکیب توسط پل برگ در سال 1972 با ترکیب DNA از ویروس میمون SV40 با ویروس لامبدا ساخته شد. و همچنین درج ژن ها ، می توان از این فرآیند برای حذف یا “حذفی کردن” ژنها استفاده کرد. DNA جدید را می توان بطور تصادفی وارد کرد یا به قسمت خاصی از ژنوم هدف قرار داد.

دستکاری ژنتیکی

ارگانیسم که از طریق مهندسی ژنتیک ایجاد می شود ، از نظر ژنتیکی (GM) اصلاح می شود و موجودیت حاصل ، ارگانیسم اصلاح شده ژنتیکی (GMO) است. اولین GMO باکتری هایی است که در سال 1973 توسط هربرت بویر و استنلی کوهن تولید شده است. رودولف Jaenisch اولین حیوان GM را هنگام وارد کردن DNA خارجی به موش در سال 1974 ایجاد کرد. اولین شرکتی که در مهندسی ژنتیک ، Genentech ، تمرکز دارد ، در سال 1976 تاسیس شد و تولید پروتئین های انسانی را آغاز کرد. انسولین انسانی با مهندسی ژنتیکی در سال 1978 تولید شد و باکتری های تولید کننده انسولین در سال 1982 تجاری سازی شد. مواد غذایی اصلاح شده ژنتیکی از سال 1994 و با انتشار گوجه فرنگی فلاور ساور به فروش می رسد. Flavr Savr ساخته شده است که عمر مفید بیشتری دارد اما بیشتر محصولات زراعی فعلی GM برای افزایش مقاومت در برابر حشرات و علف کش ها اصلاح شده اند. GloFish ، اولین GMO که به عنوان حیوان خانگی طراحی شده است ، در دسامبر سال 2003 در ایالات متحده به فروش رسید. در سال 2016 ماهی قزل آلا اصلاح شده با هورمون رشد فروخته شد.

مهندسی ژنتیک در زمینه های متعددی از جمله تحقیقات ، پزشکی ، بیوتکنولوژی صنعتی و کشاورزی کاربرد دارد. در تحقیق از GMO برای بررسی عملکرد و بیان ژن از طریق از دست دادن عملکرد ، افزایش عملکرد ، آزمایش و ردیابی و بیان استفاده می شود. با دست کشیدن ژنهای مسئول برخی شرایط ، می توان ارگانیسم های مدل حیوانی بیماریهای انسانی ایجاد کرد. و همچنین تولید هورمون ها ، واکسن ها و سایر داروها مهندسی ژنتیک توانایی درمان بیماری های ژنتیکی از طریق ژن درمانی را دارد. همان تکنیک هایی که برای تولید دارو استفاده می شود همچنین می تواند کاربردهای صنعتی از جمله تولید آنزیم برای شوینده های لباسشویی ، پنیر و سایر محصولات داشته باشد.

ظهور محصولات اصلاح شده ژنتیکی تجاری شده ، مزایای اقتصادی را برای کشاورزان در بسیاری از کشورهای مختلف فراهم کرده است ، اما همچنین منبع بیشتر بحث و مشاجرات پیرامون این فناوری بوده است. این از زمان استفاده اولیه آن وجود داشته است. اولین آزمایشات میدانی توسط فعالان ضد جنرال موتورز نابود شد. اگرچه یک اجماع علمی وجود دارد که در حال حاضر مواد غذایی موجود در محصولات GM از نظر مواد غذایی معمولی خطر بیشتری برای سلامتی انسان ندارند ، اما ایمنی مواد غذایی GM نگرانی عمده منتقدین است. همچنین جریان ژن ، تأثیر بر ارگانیسم های غیر هدف ، کنترل عرضه مواد غذایی و حقوق مالکیت معنوی نیز به عنوان موضوعات بالقوه مطرح شده است. این نگرانی ها منجر به ایجاد یک چارچوب نظارتی شده است ، که از سال 1975 آغاز شده است. این منجر به پیمان بین المللی ، پروتکل کاراگنا در مورد امنیت زیستی ، که در سال 2000 به تصویب رسید ، شده است. کشورهای خاص سیستم های نظارتی خود را در مورد GMOs ، با تفاوتهای بارز بین ایالات متحده و اروپا وجود دارد.

پلاسمید چیست؟ | عملکرد پلاسمید | انواع اختصاصی پلاسمید ها | کاربرد پلاسمیدها

پلاسمید چیست؟

پلاسمید

پلاسمید یک رشته DNA دو رشته ای کوچک است که متمایز از DNA کروموزومی است و طول آن از 1000 تا 100 هزار جفت باز متغیر است. پلاسمیدها به طور طبیعی در سلول باکتریایی وجود دارد و در آرکی ها و برخی یوکاریوت ها یافت می شود. اغلب ژن هایی که در پلاسمید است مزایایی مانند مقاومت به آنتی بیوتیک را به باکتری می دهد. زمانی که یک باکتری تقسیم می شود تمامی پلاسمید های موجود در سلول کپی شده و هر سلول دختری یک کپی از پلاسمید را دریبافت می کند. هم چنین باکتری ها می توانند پلاسمید را در فرآیند Conjugation (هم یوغی) به باکتری دیگری منتقل کنند.

پلاسمید چیست؟ | عملکرد پلاسمید | انواع اختصاصی پلاسمید ها | کاربرد پلاسمیدها
پلاسمید چیست؟

عملکرد پلاسمید

پلاسمید ها عملکرد متفاوتی دارند و حاوی ژن هایی هستند که هم از طریق دفاع از سلول میزبان با تولید توکسین و هم از طریق کشتن سایر ارگانیسم ها، شانس بقا در میکروارگانیسم ها را افزایش می دهد. بعضی از پلاسمیدها فرآیند همانند سازی باکتری را تسهیل می کند و از آنجا که سایز پلاسمید بسیار کوچک است، تنها حاوی تعدادی کمی از ژن های اختصاصی است که عملکرد آن را اختصاصی می کند.

انواع پلاسمید ها

  1. Fertility plasmids

حاوی ژن های ترانسفر هستند که به سلول اجازه می دهد ژن ها از یک باکتری به باکتری دیگر طی فرآیند Conjugation منتقل شوند. در واقع f-plasmid ها اپی زوم (Episome) بوده و می توانند به DNA کروموزومی وارد شوند. باکتری هایی که f-plasmid دارند F+ و آنهایی که فاقد آن هستند F نامیده میشوند. اگر F+ با F هم یوغی داشته باشد نتیجه ی آن دو باکتری F+ خواهد بود.

  • Resistance plasmids

این پلاسمید ها حاوی ژن هایی است که به سلول باکتریایی کمک می کند تا در مقابل فاکتورهای محیطی مانند سموم یا آنتی بیوتیک ها از خود دفاع کند. برخی از Resistance plasmids می توانند طی هم یوغی منتقل شوند.

  • Virulence plasmids

زمانی که باکتری این پلاسمید را دارد پاتوژن محسوب می شود و بیماری زاست. EColi به طور طبیعی در روده انسان و حیوانات یافت می شود اما برخی از سویه های آن که این پلاسمید را دارد استفراغ و اسهال را ایجاد می کند.

  • Degradative plasmids

این پلاسمید به باکتری کمک میکند تا ترکیباتی که به طور معمول در طبیعت نیست مانند تولوئن، زایلن، اسید سالیسیلیک، را تجزیه کند. در واقع حاوی ژن هایی است که آنزیم های تجزیه کننده خاصی را کد می کند.

  • Col plasmids

حاوی ژن هایی است که باکتریوسین یا Colicin را می سازد. باکتریوسین ها پروتئین هایی هستند که از سلول میزبان از طریق کشتن سایر باکتری ها دفاع می کند. باکتریوسین در بسیاری از سویه ها مانند EColi (ColE1) وجود دارد.

کاربرد پلاسمیدها

محققان از پلاسمید به عنوان ابزاری برای کلون کردن، انتقال و یا دستکاری ژن ها بهره می برند و پلاسمیدهایی که با هاین هدف مورد استفاده قرار می گیرند، وکتور نامیده می شوند. محققان می توانند بخشی از DNA و یا ژن ها را در وکتور قرار داده و یک پلاسمید نوترکیب ایجاد کنند. این پلاسمید از طریق فرآیند transformation به باکتری دیگر وارد می شود. سپس به دلیل تکثیر سریع باکتری، کارخانهای از کپی های DNA مورد نظر به مقدار زیاد حاصل می شود.

رفرنس:

www.biologydictionary.net/plasmid/

www.nature.com/scitable/diffinition/plasmid-plasmids-28/

ویرایش ژنوم | CRISPR | کریسپر | پروتئین p53 | سیستم اندونوکلئازی | انگشت روی | zinc-finger | وکتور AAV | سلول‌های بنیادی پیش ساز خونی [ Photo ] ☑️ بهبود عملکرد ویرایش ژنوم به کمک نوکلئازهای اختصاصی روش‌های ویرایش ژنوم و در صدر آنها کریسپر امیدواری محققان را برای درمان بیماری‌های ژنتیکی افزایش داده است، اما در مسیر عملیاتی شدن این روش‌ها همچنان موانعی وجود دارد که باید برداشته شوند. یکی از موانع استفاده از CRISPR در درمان بیماری‌های خونی مانند کم خونی داسی شکل و تالاسمی، فعال شدن پروتئین p53 در واکنش به شکست‌های دو رشته‌ای در DNA و به دنبال آن غیرفعال شدن سلول است. تلاش‌های صورت گرفته برای حل این مشکل منجر به طراحی یک اندونوکلئاز دقیق شده است تا به وسیله آن حدالقل برش ممکن در ژنوم ایجاد شود. در این روش یک سیستم اندونوکلئازی CRISPR/Cas9 به همراه دمین انگشت روی (zinc-finger) طراحی شده است که علاوه بر کاهش چشم‌گیر برش‌های انجام گرفته در ژنوم توالی لازم برای ترمیم آنها را نیز در قالب یک وکتور AAV با خود حمل می‌کند. استفاده از این سیستم در سلول‌های بنیادی پیش ساز خونی (HSPC) بر خلاف تلاش‌های قبلی قدرت تقسیم و تمایز آنها را همچنان حفظ می‌کند. | بیوتکنولوژی | زیست فناوری | بیولوژی | مهندسی علوم زیستی | سعید کارگر

بهبود عملکرد ویرایش ژنوم به کمک نوکلئازهای اختصاصی

بهبود عملکرد ویرایش ژنوم به کمک نوکلئازهای اختصاصی

روش‌های ویرایش ژنوم و در صدر آنها کریسپر امیدواری محققان را برای درمان بیماری‌های ژنتیکی افزایش داده است، اما در مسیر عملیاتی شدن این روش‌ها همچنان موانعی وجود دارد که باید برداشته شوند.
یکی از موانع استفاده از CRISPR در درمان بیماری‌های خونی مانند کم خونی داسی شکل و تالاسمی، فعال شدن پروتئین p53 در واکنش به شکست‌های دو رشته‌ای در DNA و به دنبال آن غیرفعال شدن سلول است. تلاش‌های صورت گرفته برای حل این مشکل منجر به طراحی یک اندونوکلئاز دقیق شده است تا به وسیله آن حدالقل برش ممکن در ژنوم ایجاد شود. در این روش یک سیستم اندونوکلئازی CRISPR/Cas9 به همراه دمین انگشت روی (zinc-finger) طراحی شده است که علاوه بر کاهش چشم‌گیر برش‌های انجام گرفته در ژنوم توالی لازم برای ترمیم آنها را نیز در قالب یک وکتور AAV با خود حمل می‌کند. استفاده از این سیستم در سلول‌های بنیادی پیش ساز خونی (HSPC) بر خلاف تلاش‌های قبلی قدرت تقسیم و تمایز آنها را همچنان حفظ می‌کند.

Using more-specific ‘genetic scissors’ may avoid problems associated with gene editing

Date: March 21, 2019
Source: Cell Press
Summary:
A new study suggests that there could be a way to bypass barriers to making CRISPR gene-editing treatments a viable option. Researchers found that using more-precise gene-editing technology that induces fewer breaks in DNA may keep stem cells’ natural damage-response pathways under control

بیش از نیمی از موارد ناشنوایی مادرزادی منشاء ژنتیکی دارند. یکی از شایعترین موارد این بیماری DFNB9 نام دارد که به دلیل جهش اتوزوم مغلوب در ژن کد کننده پروتئین otoferlin ایجاد می‌شود. در حال حاضر متداولترین روش درمان این بیماران پیوند حلزون گوش است. در تازه‌ترین تلاش انجام گرفته برای درمان این بیماری از روش ژن درمانی (Gene therapy) استفاده شده است. به این منظور توالی cDNA ژن هدف به دو قسمت تبدیل شده و هرکدام در یک وکتور ویروسی AAV بارگزاری شده است. وکتور طراحی شده به این صورت dual AAV نام دارد. تزریق این سیستم وکتوری به حلزون گوش بیماران در مدل موشی موجب نوترکیبی cDNA سالم با ژن معیوب و به دنبال آن بازیابی قدرت شنوایی موش‌های ناشنوا شده است. نتایج حاصل از این درمان که به گفته محققین آن فراتر از انتظار آنها بوده است، تائیدی دیگر بر کارایی ژن درمانی و پتانسیل آن در جایگزینی روش‌های سنتی است. بیوتکنولوژی | زیست فناوری | بیولوژی | مهندسی علوم زیستی

درمان ناشنوایی مادرزادی به کمک ژن درمانی

درمان ناشنوایی مادرزادی به کمک ژن درمانی

بیش از نیمی از موارد ناشنوایی مادرزادی منشاء ژنتیکی دارند. یکی از شایعترین موارد این بیماری DFNB9 نام دارد که به دلیل جهش اتوزوم مغلوب در ژن کد کننده پروتئین otoferlin ایجاد می‌شود. در حال حاضر متداولترین روش درمان این بیماران پیوند حلزون گوش است.
در تازه‌ترین تلاش انجام گرفته برای درمان این بیماری از روش ژن درمانی (Gene therapy) استفاده شده است. به این منظور توالی cDNA ژن هدف به دو قسمت تبدیل شده و هرکدام در یک وکتور ویروسی AAV بارگزاری شده است. وکتور طراحی شده به این صورت dual AAV نام دارد. تزریق این سیستم وکتوری به حلزون گوش بیماران در مدل موشی موجب نوترکیبی cDNA سالم با ژن معیوب و به دنبال آن بازیابی قدرت شنوایی موش‌های ناشنوا شده است.
نتایج حاصل از این درمان که به گفته محققین آن فراتر از انتظار آنها بوده است، تائیدی دیگر بر کارایی ژن درمانی و پتانسیل آن در جایگزینی روش‌های سنتی است.

Gene therapy durably reverses congenital deafness in mice

Date: February 19, 2019
Source: Institut Pasteur
Summary:
Scientists have managed to restore hearing in an adult mouse model of DFNB9 deafness — a hearing disorder that represents one of the most frequent cases of congenital genetic deafness. Individuals with DFNB9 deafness are profoundly deaf as they are deficient in the gene coding for otoferlin, a protein which is essential for transmitting sound information at the auditory sensory cell synapses.

تکنولوژی جدید برای کنترل وراثت ژنتیکی و مهندسی ژنوم | ژنتیک فعال

تکنولوژی جدید برای کنترل وراثت ژنتیکی و مهندسی ژنوم | ژنتیک فعال

در سال 2015، بیولوژیست های دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، اتان بیر و والنتینو گانتز فن آوری جدیدی تحت عنوان « ژنتیک فعال » را به وجود آوردند که در انتقال یک صفت ژنتیکی والدین به بسیاری از فرزندان اثر گذار است (به جای به ارث رسیدن 50 درصد صفات). اهداف اولیه ژنتیک فعال شامل سیستم های ژن درایو برای ایمن سازی پشه در برابر بیماری های منتقله از حشرات مانند مالاریا است. بیر و گانتز همچنین پیشنهاد استفاده از ژنتیک فعال برای انواع دیگر حوزه‌های سلامت انسان و مزایای بالقوه آن در کشاورزی را مطرح کرده‌اند.

همانگونه که در ۶ فوریه در Elife  مطرح شد،‌ در حال حاضر، شانون ژو، همراه با گانتز و بیر، از CRISPR / Cas9 برای ویرایش عناصر تنظیمی  ژن در محیط های ژنومی بومی‌شان ، آشکارسازی مکانیزم های پایه جدید که فعالیت ژن را کنترل می‌کنند، بهره می‌گیرند. نویسندگان همچنین تایید تجربی برای به کار گیری ژنتیک فعال به عنوان یک ابزار کارآمد برای ورود  ژن هدف، یا   «انتقال ژن» (transgenesis) و جایگزینی تک مرحله‌ای  (single – step replacement)عناصر کنترل ژنتیکی را مهیا ساخته‌اند.

گانتز گفت: پیشرفت های فنی که توسط ژنتیک فعال فراهم آمده است نشان دهنده یک ابزار نوآورانه برای مهندسی موجودات با ویژگی های جدید است و بدین وسیله امکان یک دوره جدید از پیشرفت در زیست شناسی مصنوعی را به وجود می‌آورد.

محققان به بررسی کنترل ژنتیکی یک ژن که مسئول هماهنگی تشکیل یک ساختار ساده در مگس سرکه است – ورید(رگ) بال – پرداختند. هدف از این تجزیه و تحلیل درک مکانیسم های کنترل فعالیت ژن در فضا و زمان بود، تا بررسی شود که در بال، رگ در موقعیت صحیح خود قرار گرفته و بررسی شود که چگونه این مدار ژنتیکی در گونه های مختلف تکامل می‌یابد.

در میان این یافته ها، محققان شواهدی برای شکل بالقوه جدیدی از تعامل بین کروموزوم‌ها که منجر به کنترل فعالیت ژن می‌گردد ارائه دادند. این مشاهدات انگیزه‌ها را برای امکان اشکال مشابه روابط متقابل بین کروموزوم‌ها که در دیگر موجودات رخ می دهد را بالا برد که در نهایت ممکن است به تعیین و تعریف اهداف بالقوه برای مداخله اپی ژنتیکی بیانجامد. آنها همچنین مزایای قابل توجهی از ویرایش توالی های تنظیمی ژن در محل بومی خود برای کشف ویژگی های جدید مشخص کردند که می تواند به یک درک بهتر از چگونگی عملکرد سوئیچ‌های کنترل برای روشن و خاموش کردن ژن در بدن منجر شود. مهمتر از همه این است که این مطالعات نشان می دهد ژنتیک فعال به عنوان یک پلتفرم برای مهندسی موجودات جدید با صفات نو کاربرد دارد.

ژو می گوید: این پیشرفت ها محققان دیگر را به استفاده از ژنتیک فعال در طیف گسترده ای از ارگانیسم ها  به منظور سرعت بخشیدن به تحقیقات‌شان تشویق می‌کند.

بیر که استاد و اخیرا دارنده عنوان Tata Chancellor’s Endowed Professorship  در زیستشناسی سلولی  است می‌گوید: احتمال دارد این دانش در نهایت به طراحی زیستی بر اساس اصول اولیه منجر شود که یعنی کسب دانش مهندسی و طراحی موجودات با ویژگی های خاص و جدید.

این پژوهشگران همچنین عملکرد ژنتیک فعال به عنوان یک ابزار نسل آینده در حوزه انتقال ژن را مورد بررسی قرار دادند. CopyCat  که اصطلاحا وکتورهای کلونینگ نامیده می‌شود یعنی پتانسیل ورود دقیق به ژنوم در محل مورد نظر و سپس کپی برداری با راندمان بالا از یک کروموزوم والدین به طوری که همه فرزندان عنصر CopyCat  را به ارث می برند. محققان می گویند، شبیه سازی تقلیدی(CopyCat)،  این پتانسیل را دارد که تا حد زیادی به مونتاژ سویه‌های ژنتیکی پیچیده ای از حیوانات یا گیاهان منجر گردد.

محققان خاطرنشان می‌کنند که: چنین دستکاری مهندسی ژنتیک احتمالا باید مسیرهای تازه‌ای را در زمینه تحقیق و مهندسی حیوانات و گیاهان که با استفاده از فن آوری های فعلی دور از دسترس بودند، بگشاید. این حوزه‌های ابتکاری جدید تحقیقات بیولوژیکی  با اهداف گروه پیشتاز  پل جی آلن، که در سال 2016 به پروفسور بیر لقب محقق برجسته آلن داد، همراستا است.

همچنین ژنتیک فعال تکنولوژی پیش‌ران موسسه جدید Tata  برای ژنتیک و جامعه است. این موسسه در دانشگاه سندیگو و موسسه هند برای زیست شناسی بنیادی و بازسازی پزشکی قرار دارد وهدف آن پیشبرد علم و فن آوری جهانی از طریق آگاهی اجتماعی است یعنی ایجاد و توسعه راه حل‌هایی  برای برخی از مهمترترین چالش های جهانی، از بهداشت عمومی تا کشاورزی.

ناتالیا سیمونوا از Georg-August-Universität Göttingen  در آلمان نیز در نگارش مقاله همکاری داشته است.

Story Source:
Materials provided by University of California – San Diego. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:
Xiang-Ru Shannon Xu, Valentino Matteo Gantz, Natalia Siomava, Ethan Bier. CRISPR/Cas9 and active genetics-based trans-species replacement of the endogenous Drosophila kni-L2 CRM reveals unexpected complexity. eLife, 2017; 6 DOI: 10.7554/eLife.30281

Saeed Kargar, [03.03.19 20:01] به‌کارگیری CRISPR/Cas9 در کنترل وراثت ژنتیکی در موش‌ها Summary: بیولوژیست‌ها با استفاده از تکنولوژی ژنتیک فعال، اولین سازوکار جهان که مبتنی بر CRISPR/Cas9 است را برای کنترل وراثت ژنتیکی در یک پستاندار ایجاد کردند. این دستاورد در موش زمینه های لازم برای پیشرفت های بیشتر بر اساس این تکنولوژی، از جمله تحقیقات بیومدیکال ( زیست پزشکی) در بیماری های انسانی را فراهم می‌آورد. ممکن است مدل های حیوانی آینده برای بیماری های پیچیده ژنتیکی انسان، مانند آرترید و سرطان، که در حال حاضر امکان پذیر نمی باشد ساخته شوند | وراثت ژنتیکی | CRISPR/Cas9 | ویرایش اطلاعات ژنتیکی | ویرایش ژنوم | ژنتیک فعال | زیست پزشکی | توارث چند ژن | ژن تیروزیناز | کنترل رنگ مو

به‌کارگیری CRISPR/Cas9 در کنترل وراثت ژنتیکی در موش‌ها

به‌کارگیری CRISPR/Cas9 در کنترل وراثت ژنتیکی در موش‌ها

چکیده:
بیولوژیست‌ها با استفاده از تکنولوژی ژنتیک فعال “active genetics”، اولین سازوکار جهان که مبتنی بر CRISPR/Cas9 است را برای کنترل وراثت ژنتیکی در یک پستاندار ایجاد کردند. این دستاورد در موش زمینه های لازم برای پیشرفت های بیشتر بر اساس این تکنولوژی، از جمله تحقیقات بیومدیکال ( زیست پزشکی) در بیماری های انسانی را فراهم می‌آورد. ممکن است مدل های حیوانی آینده برای بیماری های پیچیده ژنتیکی انسان، مانند آرترید و سرطان، که در حال حاضر امکان پذیر نمی باشد ساخته شوند.

Extended Data Fig. 1: Knock-in strategy using the TyrCopyCat-targeting vector | وراثت ژنتیکی |  CRISPR/Cas9 | ویرایش اطلاعات ژنتیکی | ویرایش ژنوم | ژنتیک فعال |  زیست پزشکی | توارث چند ژن | ژن تیروزیناز | کنترل رنگ مو
Extended Data Fig. 1: Knock-in strategy using the TyrCopyCat-targeting vector.

ژنتیک فعال | active genetics

زیست شناسان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو برای اولین بار در جهان سازوکاری که مبتنی بر CRISPR/Cas9 است را برای کنترل وراثت ژنتیکی در یک پستاندار ایجاد کردند. دانشمندان سراسر جهان از CRISPR / Cas9 به منظور ویرایش اطلاعات ژنتیکی در انواع گونه‌های گیاهی و جانوری بهره می‌گیرند. سازوکار ویرایش ژنوم می تواند تعیین کند که از دو نسخه یک ژن کدام‌یک به نسل بعدی منتقل شود. در حالی که سازکار «ژنتیک فعال » در سال های اخیر در حشرات توسعه یافته است، ایجاد چنین ابزارهایی در پستانداران چالش برانگیزتر است چرا که آزمودن آن ، نیازمند زمان طولانی تری است .

یک تیم مشترک از محققان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو یک تکنولوژی جدید ژنتیک فعال را در موش توسعه دادند و در ۲۳ ژانویه در مجله Nature منتشر ساختند. فارغ‌التحصیل دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو دانشجوی کارشناسی ارشد هانا گرونوالد، محقق والنتینو گانتز و همکاران با استادیاری کیمبرلی کوپر زمینه های لازم برای پیشرفت های بیشتر بر اساس این تکنولوژی، از جمله تحقیقات بیومدیکال ( زیست پزشکی ) در بیماری های انسانی را فراهم آورند.

کوپرمی گوید: انگیزه ما این بود که ابزاری برای محققان آزمایشگاهی به منظور کنترل توارث چند ژن در موش ها به وجود آوریم ما تصور می‌کنیم با توسعه بیشتر این فناوری ایجاد مدل های حیوانی بیماری های پیچیده ژنتیکی انسان ، مانند آرترید و سرطان، که در حال حاضر امکان پذیر نمی باشد، مهیا خواهد شد. برای بررسی امکان انجام این پروسه در موش، محققان یک عنصر «CopyCat» DNA فعال ژنتیکی را به ژن تیروزیناز که کنترل رنگ مو را برعهده دارد وارد نمودند. هنگامی که عنصر (CopyCat) هر دو نسخه از ژن در یک موش را مختل نمود، مویی که می‌بایست سیاه می‌بود سفید شده و موفقیت در بازخوانی سازوکار آنها را نشان داد.

عنصر Copy cat نیز به گونه ای طراحی شده است که نتواند آن ویژگی را در میان جمعیت مشابه خود پخش کند یعنی برعکس سیستم‌های ژن درایو CRISPR / Cas9 حشرات که بر روی یک مکانیزم مولکولی مشابه ساخته شده اند.در طول دوره دو ساله پروژه، محققان راهکارهای مختلفی را به کار گرفتند تا نحوه کپی کردن عنصر (CopyCat) از یک کروموزوم به دیگری را تعیین نمایند تا بدین وسیله شکست DNA هدف قرار گرفته را با کریسپر/ Cas9 را بازسازی کنند. در نتیجه، عنصری که در ابتدا تنها در یکی از دو کروموزوم موجود بود اکنون در کروموزوم دیگر کپی شده است. در یکی از خانواده ها، به جای 50 درصد معمول، بیش از 86 درصد از فرزندان، عنصر Copy Cat از والد ماده را به ارث بردند.
سازوکار جدید در موش های ماده در طول تخمک گذاری عمل می‌کند ولی در طی فرایند تولید اسپرم در موش‌های مذکر عمل نمی کند. این احتمالا می تواند به دلیل تفاوت در زمان میوز مونث و مذکر که فرایندیست که به طور معمول کروموزم‌ها را برای شافل shuffle کردن ژنوم با هم جفت می‌کند باشد و شاید این رویداد به کپی برداری مهندسی شده کمک کند.
با توجه به گفته استاد دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو اتان بیر، که در نگارش این مقاله همکاری داشته است: نتایج این پژوهش راه را برای کاربردهای مختلف در زیست شناسی مصنوعی شامل مجموعه های مدولار سیستم های ژنتیکی پیچیده برای مطالعه فرآیندهای زیستی متنوع فراهم می‌کند.
کوپر و اعضای آزمایشگاه او در حال حاضر مشغول تجزیه و تحلیل و تثبیت کردن این اولین موفقیت ژنتیک فعال در پستانداران هستند — بر اساس یک ژن منفرد — و برای گسترش این ابزار به چند ژن و صفات مختلف تلاش می‌کنند.
کوپر می‌گوید: ما نشان داده ایم که می توانیم یک ژنوتیپ هتروزیگوت را به هموزیگوت تبدیل کنیم. حالا ما می خواهیم ببینیم که آیا می‌شود به شکل موثر توارث سه ژن در یک حیوان را کنترل کرد. اگر بتوان این کار را به یکباره برای چند ژن اجرا کرد، می تواند انقلابی در ژنتیک موش ایجاد کند.
در حالی که فن آوری جدید برای تحقیقات آزمایشگاهی ایجاد شده است، برخی براین باورند که درایوهای ژن آینده که براساس این سازوکار ساخته می‌شود می‌تواند تعادل تنوع زیستی طبیعی در اکوسیستم‌هایی که تحت حمله توسط گونه های مهاجم، از جمله جوندگان هستند را برقرار نماید.

Extended Data Fig. 2: Rosa26-cas9 and H11-cas9 constitutive lineages have different numbers of unique NHEJ indels | وراثت ژنتیکی |  CRISPR/Cas9 | ویرایش اطلاعات ژنتیکی | ویرایش ژنوم | ژنتیک فعال |  زیست پزشکی | توارث چند ژن | ژن تیروزیناز | کنترل رنگ مو
Extended Data Fig. 2: Rosa26-cas9 and H11-cas9 constitutive lineages have different numbers of unique NHEJ indels.

بیر می‌گوید: با برخی اصلاحات، شاید ممکن باشد که فن آوری ژن درایوی را ایجاد کنیم که پستاندارانی که عامل برخی بیماری‌ها هستند یا باعث آسیب به گونه های بومی می‌شوند تغییر دهیم و یا احتمالا جمعیت‌شان را کم کنیم.
با این حال، این داده ها نشان می دهند که پیشرفت های فنی مورد نیاز برای استفاده عملی در طبیعت به جهت در نظر گرفتن دقیق چگونگی به کارگرفتن این تکنولوژی جدید نیازمند زمان است. محققان متذکر می‌شوند، که نتایج حاصله نشان از یک پیشرفت قابل توجه دارد که می‌تواند به کاهش زمان، هزینه و تعداد حیوانات مورد نیاز برای پیشبرد تحقیقات زیست پزشکی ( بیومدیکال) در بیماری های انسانی و به درک انواع دیگر صفات ژنتیکی پیچیده کمک کند .
کوپر می‌گوید: ما همچنین به درک مکانیسم تکامل نیز علاقمند هستیم. برای صفات خاصی که بیش از ده ها میلیون ها سال تکامل یافته، تعداد بیشتری از تغییرات ژنتیکی فعلی نیاز است تا دریابیم به طور مثال چه باعث شد تا انگشتان خفاش به شکل بال درآیند. بنابراین ما می خواهیم شمار زیادی از این ابزار ژنتیکی فعال را بسازیم تا ریشه های تنوع پستانداران را کشف کنیم.
گونار پابلوفسکی عضو فوق دکترای پیشین دانشگاه کالیفرنیا سندیگو (مولف ارشد و همکار فعلی در دانشگاه ملی سنگاپور) و دانشیار پژوهشی ژیانگ رو ژو نیز در این پژوهش همکاری داشتند.

Story Source:
Materials provided by University of California – San Diego. Original written by Mario Aguilera. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:
Hannah A. Grunwald, Valentino M. Gantz, Gunnar Poplawski, Xiang-Ru S. Xu, Ethan Bier & Kimberly L. Cooper. Super-Mendelian inheritance mediated by CRISPR–Cas9 in the female mouse germline. Nature, 2019 DOI: 10.1038/s41586-019-0875-2

کریسپر پاورپوینت | کریسپر ppt |crispr cas9 | crispr چیست | cas proteins |درایو ژنی کریسپر | type 2 crispr | crispr classes | بیوتکنولوژی | زیست فناوری

حفاظت مولکولی از آزمایشات درایو ژنی کریسپر | CRISPR

استراتژی های موثر برای حفاظت آزمایشهای CRSIPR مبتنی بر ژن

برای اولین بار محققان نشان دادند که چگونه دو استراتژی مولکولی می تواند آزمایش‌های ژن درایو (Gene Drive) کریسپر را در آزمایشگاه حفاظت کند. بر اساس پژوهشی که در Elife منتشر شده است محققان برای اولین بار نشان دادند که چگونه دو استراتژی مولکولی می توانند ژن درایو کریسپر را در آزمایشگاه حفاظت کنند.

یافته های آنها که اولین بار در bioRxiv گزارش شد، نشان می دهد که دانشمندان می‌توانند به طور موثر از سایت های هدف مصنوعی بهره گرفته و drive ها را تقسیم می کنن به منظور هدایت تحقیقات gen drive بدون داشتن این نگرانی که باعث گسترش تصادفی در سراسر جمعیت طبیعی می‌شوند.

ژن درایو، مانند آنهایی که در آزمایش پشه مالاریا به کار می‌روند، بسته های ژنتیکی طراحی شده ای هستند تا در خیلی سریع میان جمعیت پراکنده شوند. آنها این کار را از طریق یک فرآیند به نام « تبدیل درایو » که در آن آنزیم Cas9 و یک مولکول به نام راهنمای RNA برش در یک محل خاص ژنوم ایجاد می‌کند انجام می‌دهند. سپس بعد از ترمیم شکست DNA ، درایو در کروموزوم همولوگ کپی می‌شود.

مولف ارشد جکسون چمپر فوق دکترا در گروه آمار زیستی و زیست شناسی محاسباتی در دانشگاه کرنل، نیویورک می‌گوید ژن درایوهای مبتنی بر CRISPR با توجه به پتانسیل شان برای ایجاد تغییر کلی گونه‌ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. حال این سؤال در مورد توانایی ما برای جلوگیری از گسترش ناخواسته یکی از درایوها از آزمایشگاه به طبیعت است. استراتژی فعلی برای اجتناب از گسترش تصادفی شامل محصورسازی فیزیکی موجودات حاوی درایو می‌باشد. با این حال، با توجه به احتمال خطای انسانی مشخص نیست که آیا این روش به اندازه کافی احتمال فرار اتفاقی به حیات وحش را کاهش می دهد.

اخیرا دو استراتژی حفاظت مولکولی ارائه شده است که فراتر از محدودساختن موجودات مورد پژوهش می‌رود. اولین روش سایت داریوهای هدف مصنوعی است که در سایت های ژنومی مهندسی شده که در ارگانیسم های وحشی قرار داده می شود. روش دوم، درایو تقسیم شده است، که ساختار این درایو فاقد یک نوع آنزیم به نام اندونوکلئاز است و بر یک طراحی سایت دوردست مبتنی است.
چمبر می‌افزاید: ماهیت این استراتژی‌ها بدان معنی است که آنها باید از گسترش موثر در خارج از خطوط آزمایشگاهی مربوطه جلوگیری به عمل آورند. ما می خواستم ببینم که آیا هر دو روش یک عملکرد مشابه به درایوهای نگهداری استاندارد را دارا هستند، و آیا آنها جایگزین مناسبی در تحقیقات ژن درایو در مراحل اولیه محسوب می‌شوند.
برای این منظور، تیم سه سایت هدف مصنوعی برای مگس سرکه Drosophila melanogaster طراحی و اجرا کرد. هر درایو یک ژن افزایش یافته سبز پروتئین فلورسنت(EGFP) را در یکی از سه سایت مختلف در ژنوم هدف قرار دادند. برای درایوهای تقسیم شده، آنها یک ساختار درایو که ژن هدف زرد وابسته به X و فاقد Cas9 داشت را طراحی کردند.
تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که درایوهای ژن CRISPR با سایت های هدف مصنوعی EGFP رفتاری مشابه درایوهای استاندارد را نشان دادند، و بنابراین می توانند برای بسیاری از آزمایشات در محل از این درایوها استفاده کرد. درایوهای تقسیم‌شده نیز عملکرد مشابهی نشان دادند، و همچنین به توالی‌های طبیعی اجازه می دهند تا در موقعیت‌هایی که استفاده از هدف مصنوعی دشوار است به کار گرفته شوند. این شامل درایوهای جمعیت سرکوب‌شده می‌باشد که نیاز به هدف قرار دادن ژن‌هایی که به طور طبیعی نمایان می‌شوند دارد.
مولف ارشد فیلیپ مسر، استادیار گروه آمار زیستی و زیست شناسی محاسباتی در دانشگاه کرنل می‌گوید: بر اساس یافته ها، ما پیشنهاد می‌کنیم تا این استراتژی‌های حفاظتی در آینده به طور مداوم در توسعه و آزمایش ژن درایوها به کار گرفته شوند. این برای آزمایش های در قفس با مقیاس بزرگ که برای بهبود درک ما از دینامیک جمعیت از میان درایوهای مد نظر به کار می‌روند مهم خواهد بود. در نهایت، این بحث در مورد سهولت و خطرات ناشی از آزادسازی درایوهای موفق در حیات وحش بسیار مهم خواهد بود، برای مثال برای کاهش مالاریا و سایر بیماری های منتقله.

Effective strategies for safeguarding CRISPR gene-drive experiments

Date: January 22, 2019
Source: eLife

Summary:
Researchers have demonstrated for the first time how two molecular strategies can safeguard CRISPR gene-drive experiments in the lab, according to a new study.


Story Source:

Materials provided by eLife. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

Jackson Champer, Joan Chung, Yoo Lim Lee, Chen Liu, Emily Yang, Zhaoxin Wen, Andrew G Clark, Philipp W Messer. Molecular safeguarding of CRISPR gene drive experiments. eLife, 2019; 8 DOI: 10.7554/eLife.41439

گسترش عملکرد کریسپر با کشف آنزیم جدید | CRISPR | دانشگاه MIT آمریکا | SpCas9 | ScCas9 | کم خونی داسی شکل | کریسپر | کریسپر ppt | کتاب کریسپر

گسترش عملکرد کریسپر با کشف آنزیم جدید

گسترش حوزه عملکردی سیستم کریسپر در ژنوم با کشف آنزیم جدید

سیستم ویرایش ژنومی CRISPR-Cas9 بدون شک یکی از بزرگترین دستاوردهای علمی محققان بوده که امکان دست ورزی‌های مختلف را در ژنوم فراهم نموده است، با این وجود این سیستم همچنان با یک چالش بزرگ روبرو است: امکان استفاده محدود از آن در ژنوم. دلیل این محدودیت وابسته بودن این سیستم در شناسایی واتصال به نواحی اطراف توالی هدف به نام protospacer adjacent motif یا PAM است، به همین دلیل امروزه این سیستم ویرایشی تنها در 9.9٪ از کل ژنوم می‌تواند استفاده شود.

در مسیر توسعه کاربردهای این سیستم ویرایشی محققان دانشگاه MIT آمریکا با طراحی یک الگوریتم انفورماتیکی جدید تحت عنوان (Search for PAMs by Alignment of Targets) یا SPAMALOT اقدام به بررسی ژنوم باکتری‌های مختلف نمودند تا آنزیم‌های جایگزین مناسب برای SpCas9 را بیابند (این آنزیم که از باکتری Streptococcus pyogenes گرفته شده، پرکاربردترین آنزیم استفاده شده در این سیستم است و از دو نوکلئوتید گوانین به عنوان ناحیه PAM خود استفاده می‌کند).

یافتته‌های حاصل از غربالگری این محققان منجر به یافتن یکی از انواع آنزیم Cas9 در باکتری Streptococcus canis یا ScCas9 شد که نسبت به نمونه مشابه قبلی کاربرد بسیار وسیعتری می‌تواند داشته باشد. این آنزیم برای عملکرد خود فقط به یک نوکلئوتید گوانین وابسته بوده و به این ترتیب دامنه کاری سیستم کریسپر را تا 50٪ از ژنوم گسترش خواهد داد. علاوه بر توسعه زمینه کاری سیستم کرایسپر در سطح ژنوم محققان امیدوارند آنزیم جدید زمینه ساز ورود این سیستم به بحث درمانی بیماری‌های ناشی از جهش‌های تک نوکلئوتیدی مانند کم خونی داسی شکل باشد.

 

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی وان

سایت مهندسی علوم زیستی

 لینک مقاله

 

گسترش عملکرد کریسپر با کشف آنزیم جدید | CRISPR | دانشگاه MIT آمریکا | SpCas9 | ScCas9 | کم خونی داسی شکل | کریسپر | کریسپر ppt | کتاب کریسپر

گسترش عملکرد کریسپر با کشف آنزیم جدید | CRISPR | دانشگاه MIT آمریکا | SpCas9 | ScCas9 | کم خونی داسی شکل | کریسپر | کریسپر ppt | کتاب کریسپر

 

کریسپر | فیلم سینمایی Rampage | فناوری کریسپر | کریسپر چیست | جزوه کریسپر | تکنیک کریسپر | آموزش کریسپر | پاورپوینت کریسپر | فیلم سینمایی هراس و خطرات کریسپر

فیلم سینمایی Rampage | اولین فیلم در رابطه با هراس و خطرات کریسپر

فیلم سینمایی Rampage | اولین فیلم در رابطه با هراس و خطرات کریسپر

فیلم سینمایی Rampage، اولین فیلمی می باشد که در رابطه با هراس و خطرات ناشی از فناوری کریسپر ساخته شد. فیلم Rampage (رمپیج) محصول سال ۲۰۱۸ و به کارگردانی برد پیتون است. فیلم در آوریل ۲۰۱۸ اکران شد و موفق شد با فروش ۴۲۲ میلیون دلاری خود، رتبه هشتم پرفروش‌ترین فیلم‌های ۲۰۱۸ را به دست آورد.

این فیلم با یک عملیات سری در ایستگاه فضایی شروع می شود. که در آن عده ای از دانشمند با فناوری کریسپر در حال آزمایش بر روی موش آزمایشگاهی می باشند. در این داستان دانشمندان طی این آزمایشات موفق شده اند نرخ رشد وال آبی، رشد نامعین کوسه، قدرت سوسک کرگدنی، سرعت چیتا را از طریق فناوری کریسپر در موجودات ایجاد بکنند.

عملیات در این ایستگاه فضایی با مشکل مواجه و منجر به مرگ اعضای آن شده است. یک نفر که زنده مانده، با وحشت تقاضای خروج دارد و خبر از نمونه‌ای می‌دهد که: «دیگر فقط یک موش نیست. فرد زنده مانده، باقی نمونه‌ها را جمع می‌کند و با خود به کپسول فرار می‌برد تا به زمین برگردد. اما برگشت او موفقیت‌آمیز نیست و پس از انفجار کپسول، باقی‌مانده نمونه‌ها پس از عبور از جو به زمین برخورد می‌کنند. برخوردی که تعدادی از حیوانات را به ویروس آلوده می‌کند و منجر به جهش در آن‌ها می‌شود…

کانال بیوتکنولوژی وان

سایت مهندسی علوم زیستی

کریسپر | فیلم سینمایی Rampage | فناوری کریسپر | کریسپر چیست | جزوه کریسپر | تکنیک کریسپر | آموزش کریسپر | پاورپوینت کریسپر | فیلم سینمایی هراس و خطرات کریسپر

کریسپر | فیلم سینمایی Rampage | فناوری کریسپر | کریسپر چیست | جزوه کریسپر | تکنیک کریسپر | آموزش کریسپر | پاورپوینت کریسپر | فیلم سینمایی هراس و خطرات کریسپر

فناوری کریسپر | CRISPR-Cas9 | مخمر S. cerevisiae | تولید مثل جنسی | سندروم داون | کریسپر | کریسپر چیست | ویرایش ژنوم | ایجاد مخمرهای 2 کروموزومی بجای 16 کروموزومی با فناوری کریسپر

ایجاد مخمرهای 2 کروموزومی بجای 16 کروموزومی با فناوری کریسپر

ایجاد مخمرهای 2 کروموزومی بجای 16 کروموزومی با فناوری کریسپر

استفاده از ارگانیسم های مهندسی شده به منظور بازیافت مواد زائد یا غنی کردن خوراک دام‌ها نیازمند آزادسازی آنها در محیط می‌باشد اما احتمال آمیزش این سویه‌های نوین با انواع طبیعی و جایگزینی آنها در اکوسیستم مورد نظر یکی از موانع موجود در عملیاتی شدن این روشها است.

محققان دانشگاه نیویورک با استفاده از تکنولوژی ویرایش ژنوم CRISPR-Cas9 اقدام به حذف سانترومرها و تلومرهای موجود در 14 کروموزوم از مجموع 16 کروموزوم مخمر S. cerevisiae کردند. حذف این نواحی باعث می‌شود که DNA باقی مانده از آنها مرحله به مرحله با هم ادغام شده و در نهایت دو کروموزوم بزرگ حاوی 6000 ژن که هر کدام تقریبا نیمی از ماده ژنتیکی اولیه مخمر را دارد بوجود بیاید. نکته جالب توجه اینکه محققان تا کنون نتوانسته بودند مخمر مهندسی شده‌ای را ایجاد نمایند که توانایی زنده ماندن با دو کروموزوم را داشته باشد و دلیل آن اندازه بسیار بزرگ کروموزوم ها بود که تا قبل از این پژوهش همواره به عنوان مانعی بزرگ در مطالعات مهندسی ژنتیک مطرح بود.

لقاح سلول‌های جنسی حاصل از این سویه جدید با سویه معمولی مخمر زاده‌هایی را به وجود می‌آورد که به دلیل تفاوت فاحش در سری کروموزوه‌های والدینی توانایی تولید مثل را نداشته و به دلیل جفت نشدن ماده ژنتیکی آنها طی تولید مثل جنسی، از بین می‌روند، پدیده‌ای که از آن تحت عنوان reproductive isolation نام برده می‌شود.

علاوه بر کاربردهای ذکر شده برای این سویه، اطلاعات بدست آمده از این مطالعه می‌تواند به درک هرچه بیشتر مکانیسم بیماری های حاصل ازتعداد کروموزوهای غیرمعمول مانند سندروم داون و همچنین مسیر تکاملی ایجاد موجودات با تعداد کروموزو‌های مختلف کمک کند.

 

کانال بیوتکنولوژی وان

سایت مهندسی علوم زیستی

دانلود مقاله

 لینک مقاله 

فناوری کریسپر | CRISPR-Cas9 | مخمر S. cerevisiae | تولید مثل جنسی | سندروم داون | کریسپر | کریسپر چیست | ویرایش ژنوم | ایجاد مخمرهای 2 کروموزومی بجای 16 کروموزومی با فناوری کریسپر

فناوری کریسپر | CRISPR-Cas9 | مخمر S. cerevisiae | تولید مثل جنسی | سندروم داون | کریسپر | کریسپر چیست | ویرایش ژنوم | ایجاد مخمرهای 2 کروموزومی بجای 16 کروموزومی با فناوری کریسپر

ویرایش ژنی کریسپر | مگس سرکه | ریزتزریقی | CRISPR-Cas9 | ReMOT | پپتید P2C | دست ورزی ژنتیکی در بندپایان | بهبود روش ویرایش ژنی کریسپر- Cas9 در مگس سرکه

 بهبود روش ویرایش ژنی کریسپر- Cas9 در مگس سرکه

 بهبود روش ویرایش ژنی کریسپر- Cas9 در مگس سرکه

روش اجرای تکنولوژی CRISPR-Cas9 در بندپایان به صورت ریزتزریقی microinjection به سلول‌های تخم است که یک فرایند دشوار با کارامدی پایین محسوب می‌شود . به تازگی محققان موفق به طراحی سیستمی تحت عنوان Receptor-Mediated Ovary Transduction of Cargo یا ReMOT شده‌اند که در آن آنزیم Cas9 را وارد گردش خون بندپایان می‌کنند و با استفاده از گیرنده های اختصاصی تخمدان آنزیم مورد نظر را به تخم‌های در حال رشد می‌رسانند.

در این پژوهش دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا با بهره برداری از پپتید P2C به عنوان یکی از لیگاندهای تخمدان، موفق به ارسال اختصاصی آنزیم Cas9 به سلول‌های تخم در حال رشد شده‌اند. این پپتید به صورت طبیعی دارای رسپتورهای اختصاصی در پشه Aedes aegypti است که مولد بیماریی‌های تب زرد، زیکا و دنگو می‌باشد.

نتایج این تحقیق می‌تواند موجب تسهیل فرایند دست ورزی ژنتیکی در بندپایان و برخی از پستانداران شود و در کنترل بیماری‌ هایی همچون مالاریا و تب زرد، کنترل آفت‌های گیاهی و در آینده احتمال ژن درمانی در حیوانات کاربرد داشته باشد.

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی وان

سایت مهندسی علوم زیستی

 لینک مقاله

ویرایش ژنی کریسپر | مگس سرکه | ریزتزریقی | CRISPR-Cas9 | ReMOT | پپتید P2C | دست ورزی ژنتیکی در بندپایان | بهبود روش ویرایش ژنی کریسپر- Cas9 در مگس سرکه
ویرایش ژنی کریسپر | مگس سرکه | ریزتزریقی | CRISPR-Cas9 | ReMOT | پپتید P2C | دست ورزی ژنتیکی در بندپایان | بهبود روش ویرایش ژنی کریسپر- Cas9 در مگس سرکه
حفاظت از مخمرها در جریان تولید سوخت‌های زیستی | مخمر | سوخت‌های زیستی | تخمیر | S. cerevisiae | آنالیز توالی ژنوم | پروتئین غشایی | ویرایش ژنوم | CRISPR | how to protect yeast from damage in biofuel production

حفاظت از مخمرها در جریان تولید سوخت‌های زیستی

حفاظت از مخمرها در جریان تولید سوخت‌های زیستی

استفاده از برخی مواد شیمیایی به منظور تخریب بافت گیاهی روش مرسومی است که جهت تسریع فرایند ساخت سوخت‌های زیستی به کار می‌رود با این وجود این مواد می‌توانند برای مخمرهای استفاده شده در جریان تخمیر سمی بوده و تا 70 درصد کارایی آنها را در جریان فرایند تبدیل زیستی کاهش دهند.

به تازگی محققان دانشگاه ویسکانزین آمریکا با دست ورزی ژنتیکی یکی از ژن‌های مخمر موفق به ایجاد سویه‌های مقاوم به این مواد شیمیایی شده‌اند. آنها با بررسی 136 سویه از مخمر S. cerevisiae موفق به یافتن سویه‌ای مقاوم به تیمارهای شیمیایی شدند. آنالیز توالی ژنومی این سویه، ژنی را نشان می‌دهد که مسئول ساختن پروتئین غشایی است که همانند یک پمپ در غشا، مواد سمی را به بیرون از سلول هدایت می‌کند.

در گام بعدی محققان با تغییر 2 نوکلئوتید در مخمرهای حساس به مواد شیمیایی با استفاده از روش ویرایش ژنومی CRISPR، موفق به بیان بالای این پروتئین‌ها در غشا ارگانیسم شده و به این ترتیب آسیب پذیری آنها را به تیمارهای شیمیایی از بین برده‌اند. سهولت دستکاری مورد نظر در مخمرها، محققان را امیدوار می‌کند که بزودی این روش در صنایع تولید سوخت زیستی کاربرد وسیعی پیدا کند.

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی وان

سایت مهندسی علوم زیستی

لینک خبر

حفاظت از مخمرها در جریان تولید سوخت‌های زیستی | مخمر | سوخت‌های زیستی |  تخمیر | S. cerevisiae | آنالیز توالی ژنوم  | پروتئین غشایی | ویرایش ژنوم |   CRISPR | how to protect yeast from damage in biofuel production

حفاظت از مخمرها در جریان تولید سوخت‌های زیستی | مخمر | سوخت‌های زیستی | تخمیر | S. cerevisiae | آنالیز توالی ژنوم | پروتئین غشایی | ویرایش ژنوم | CRISPR | how to protect yeast from damage in biofuel production

 

How to protect yeast from damage in biofuel production

Date:
August 9, 2018
Source:
University of Wisconsin-Madison
Summary:
Some chemicals used to speed up the breakdown of plants for production of biofuels like ethanol are poison to the yeasts that turn the plant sugars into fuel. Researchers have identified two changes to a single gene that can make the yeast tolerate the pretreatment chemicals
کنترل فعالیت پروتئین‌های مغز با استفاده از تابش نور | علوم زیستی | optogenetic | اپتوژنتیک | تکنیک اپتوژنتیک

کنترل فعالیت پروتئین‌های مغز با استفاده از تابش نور | اپتوژنتیک

کنترل فعالیت پروتئین‌های مغز با استفاده از تابش نور | اپتوژنتیک

استفاده از نور به منظور خاموش نمودن یا فعال کردن نورون ها یک حوزه علمی جدید و در حال گسترش به اسم اپتوژنتیک | optogenetic را به وجود آورده است. آزمایش‌های این حوزه مبتنی بر موش‌های مهندسی شده‌ای است که در نورون‌های خود یک کانال حساس به نور را بیان می‌کنند. با استفاده از این روش محققان می‌توانند نورون‌های خاصی را در زمان دلخواه خاموش و یا روشن نموده و از این طریق عملکرد دقیق بافت عصبی را مطالعه کنند.

در جدیدترین آزمایشات صورت گرفته در این خصوص پژوهشگران مرکز مطالعات علوم زیستی Salk آمریکا اقدام به طراحی پروتئین‌های ویژه‌ای به نام Cmn کرده‌اند که بعد از قرار گرفتن در کانال‌های پتاسیمی، با تابش نور LED با مکانیسمی تحت عنوان شکافت سیستئینی می‌توان جریان یون را در آنها کنترل نموده و از این طریق تغییر فعالیت‌های مغزی را بررسی کنند. کارایی بالای این روش در باز و بسته کردن کانال‌ها و منافذ سطح سلولی به همراه کنترل ساده و کارامد این روش، مححقان را امیدوار کرده تا بتوانند با طراحی انواع دیگری از این پروتئین‌ها با عملکردهای مختلف، به مطالعه دقیقتر عملکردها و تعاملات آنان در سطوح پیچیده‌تر مانند سلول‌های پستانداران بپردازند.

 

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی وان

 سایت مهندسی علوم زیستی 

کنترل فعالیت پروتئین‌های مغز با استفاده از تابش نور | علوم زیستی | optogenetic | اپتوژنتیک | تکنیک اپتوژنتیک

کنترل فعالیت پروتئین‌های مغز با استفاده از تابش نور | علوم زیستی | optogenetic | اپتوژنتیک | تکنیک اپتوژنتیک

 

استفاده از E.Coli مهندسی شده در ساخت پروتئین‌های نوین

استفاده از E.Coli مهندسی شده در ساخت پروتئین‌های نوین

استفاده از E.Coli مهندسی شده در ساخت پروتئین‌های نوین

تیمی از دانشگاه بوستون روشی را ابداع کرده اند که به وسیله آن می‌توان آمینواسیدهای غیرمعمول را وارد ساختمان پروتئین‌های یوکاریوتی و پروکاریوتی کرد. در این روش از باکتری E.coli مهندسی شده‌ای استفاده شده که آنزم Aminoacyl-tRNA synthetase (یکی از آنزیم‌های کلیدی مسیر سنتز tRNA-aminoacid) آن با انواع مختلفی از ارگانیسم‌های دیگر جایگزین شده است.

به کمک این روش می‌توان آمینواسیدهای غیرمعمول مانند p-boronophenylalanine را وارد توالی پروتئین‌ها نمود و از آن به عنوان پروب‌های مناسب استفاده کرد. با در نظر گرفتن سازگاری این پروب با پروتئین‌های مورد مطالعه و عدم تاثیر گذاری بر عملکرد آنها این روش می‌تواند جایگزین مناسبی برای پروب‌های معمول در مکان یابی، تعامل و شناخت عملکرد دقیق پروتئین‌ها باشد.

دانلود مقاله

کانال بیوتکنولوژی وان

سایت مهندسی علوم زیستی 

استفاده از E.Coli مهندسی شده در ساخت پروتئین‌های نوین

استفاده از E.Coli مهندسی شده در ساخت پروتئین‌های نوین

بازبرنامه ریزی سلول ها به کمک تکنیک کریسپر | | مقاله کریسپر | کریسپر در ایران | کریسپر pdf | مکانیسم کریسپر | تاریخچه کریسپر | کریسپر به زبان ساده | سیستم کریسپر | کریسپر چیست؟ | تکنولوژی کریسپر | مقاله کریسپر | کریسپر در ایران | کریسپر pdf | کریسپر+ppt | کریسپر کاس | کریسپر پاورپوینت | ویرایش ژنوم | دانلود جزوه سیستم ویرایش ژنومی کریسپر

باز برنامه ریزی سلول ها به کمک تکنیک کریسپر

 

بازبرنامه ریزی سلول ها به کمک تکنیک کریسپر

CRISPR-Based Chromatin Remodeling of the Endogenous Oct4 or Sox2Locus Enables Reprogramming to Pluripotency

پژوهشگران انستیتو گلدستون، سلول های پوست موش را با فعال سازی ژنی خاص با استفاده از تکنولوژی کریسپر در سلول ها به سلول های بنیادی تبدیل کرده اند. این رویکرد خلاقانه، روشی ساده را برای تولید انواع سلول های ارزشمند و دیدگاه های مهمی را برای فرایند بازبرنامه ریزی سلولی ارائه می دهد.

پژوهشگران انستیتو گلدستون، سلول های پوست موش را با فعال سازی ژنی خاص با استفاده از تکنولوژی کریسپردر سلول ها به سلول های بنیادی تبدیل کرده اند. این رویکرد خلاقانه، روشی ساده را برای تولید انواع سلول های ارزشمند و دیدگاه های مهمی را برای فرایند بازبرنامه ریزی سلولی ارائه می دهد.

سلول های بنیادی پرتوان قادر به تبدیل شدن به هر نوع سلولی در بدن هستند. در نتیجه آنها یک منبع سلولی کلیدی برای درمان بیماری های صعب العلاج مانند نارسایی قلبی، پارکینسون و … ارائه می دهند. هم چنین این سلول های بنیادی پرتوان، مدل عالی برای مطالعه بیماری ها و ابزار مهمی برای تست داروهای جدید در سلول های انسانی فراهم می آورند.

تبدیل سلول های پوست به سلول های بنیادی به کمک کریسپر

در سال 2006، دکتر یاماناکا از محققین انستیتو گلدستون توانست با تیمار سلول های پوستی معمولی با چهار پروتئین یا فاکتور رونویسی کلیدی، آن ها را به سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs) تبدیل کند. چندی بعد، دینگ و همکارانش توانستند بدون استفاده از فاکتورهای رونویسی و به کمک ترکیبی از مواد شیمیایی، سلول های iPS را تولید کنند. اما اینک در ادعایی جدید، دینگ و همکارانش اعلام کرده اند که توانسته اند با دستکاری مستقیم سلول های پوستی با استفاده از تکنیک ویرایش ژنی کریسپر، سلول های پوستی را به سلول های بنیادی تبدیل کنند.


بازبرنامه ریزی سلول ها به کمک تکنیک کریسپر | | مقاله کریسپر | کریسپر در ایران | کریسپر pdf | مکانیسم کریسپر | تاریخچه کریسپر | کریسپر به زبان ساده | سیستم کریسپر | کریسپر چیست؟ | تکنولوژی کریسپر | مقاله کریسپر | کریسپر در ایران | کریسپر pdf | کریسپر+ppt | کریسپر کاس | کریسپر پاورپوینت | ویرایش ژنوم | دانلود جزوه سیستم ویرایش ژنومی کریسپر

بازبرنامه ریزی سلول ها به کمک تکنیک کریسپر

داشتن گزینه های متعدد و مختلف برای تولید iPSCها، خود می تواند مفید باشد و محققین را قادر می سازد که برخی از چالش ها در این زمینه را دور بزنند. استفاده از تکنولوژی کریسپربرای تولید iPSCها، می تواند مسیر را برای تولید مستقیم سایر سلول ها مانند سلول های قلبی یا مغزی از سلول های پوستی یا سایر سلول های سوماتیک فراهم کند.

در این مطالعه دینگ و همکارانش دو ژن که تنها در سلول های بنیادی بیان می شوند و در پرتوانی نقش دارند (Oct4 و Sox2) را هدف قرار دادند. با استفاده از این روش آن ها نشان داده اند که هدف قرار دادن تنها یکی از این دو ژن با استفاده از کریسپر می تواند منجر به شروع زنجیره ای از واکنش ها شود که منجر به بازبرنامه ریزی سلول ها به iPSC می شود. به نظر می رسد این امر که می توان تنها با دستکاری یک جایگاه، سلول های iPSC را با راندمان و کارایی بالا تولید کرد خود دستاوردی بزرگ محسوب می شود. در گام بعد محققین بدنبال این امر هستند که چگونه این فرایند می تواند از یک جایگاه به کل ژنوم پراکنده شود و یک بازبرنامه ریزی کلی ایجاد کند.