برش های CRISPR، ناظران بیولوژیکی

محققان MIT تکنیک جدیدی را توسعه داده اند که از ابزار ویرایش ژن CRISPR برای ایجاد مواد تغییر شکل دهنده استفاده می کند. آیا کاری وجود دارد که CRISPR نتواند انجام دهد؟ دانشمندان از ابزار ویرایش ژن برای ساختن تعداد زیادی از ارگانیسم های اصلاح شده ژنتیکی و همچنین ردیابی رشد حیوانات ، تشخیص بیماری ها و کنترل آفات استفاده کرده اند. اکنون، آنها برنامه دیگری برای آن پیدا کرده اند: استفاده از CRISPR برای ایجاد مواد هوشمند که فرم آنها را به صورت دستوری تغییر می دهد.

محققان در ساینس در 22 آگوست گزارش دادند ، از مواد تغییر شکل دهنده می توان برای رساندن داروها و ایجاد نگهبان برای تقریباً هر سیگنال بیولوژیکی استفاده کرد. این مطالعه توسط جیمز کالینز ، مهندس زیستی در انستیتوی فناوری ماساچوست در کمبریج انجام شد. تیم کالینز با پلیمرهای پر از آب که توسط رشته های DNA، معروف به هیدروژل DNA، کنار هم قرار گرفته اند، کار کردند. برای تغییر خواص این مواد، کالینز و تیم او به نوعی CRISPR روی آوردند که از آنزیمی برش دهنده DNA به نام Cas12a استفاده می کند. ویرایشگر ژن CRISPR – Cas9 از آنزیم Cas9 استفاده می کند تا یک توالی DNA را در نقطه مورد نظر از بین ببرد. آنزیم Cas12a می تواند برای شناسایی یک توالی DNA خاص برنامه ریزی شود. آنزیم رشته DNA هدف خود را قطع می کند ، سپس رشته های تک DNA را در اطراف ایجاد می کند.

کاربرد های احتمالی

این ویژگی به محققان اجازه می دهد تا از یک سری هیدروژل کنترل شده با CRISPR حاوی یک توالی DNA هدف که پس از شناسایی. دنباله هدف Cas12a، تک رشته های DNA ایجاد می کند استفاده کنند. تجزیه تک رشته های DNA باعث تغییر شکل هیدروژل ها یا در برخی موارد حل شدن آن ها به طور کامل و آزاد سازی مواد می شود. این تیم هیدروژل هایی ایجاد کرد که برای انتشار آنزیم ها، مولکول های کوچک و حتی سلول های انسانی- که می توانند بخشی از یک درمان باشند. در پاسخ به محرک ها برنامه ریزی شده است. کالینز امیدوار است که بتوان از این ژل ها در ساخت داروهای هوشمند استفاده کرد. که برای مثال داروهای سرطانی را در حضور تومور یا آنتی بیوتیک های اطراف عفونت آزاد می کند.

محققان همچنین هیدروژل های کنترل شده با CRISPR را در مدارهای الکترونیکی ادغام کردند. در یک رویکرد، آنها هیدروژل ها را در داخل دستگاه کوچکی شبیه تراشه به نام محفظه میکروسیال قرار دادند. که به یک مدار الکترونیکی متصل بود. مدار در پاسخ به تشخیص مواد ژنتیکی از عوامل بیماری زا از جمله ویروس ابولا. و استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین (MRSA) خاموش شد. این تیم حتی از هیدروژل ها برای ساخت نمونه اولیه تشخیصی استفاده کرده است. که با شناسایی مواد ژنتیکی از ابولا در نمونه های آزمایشگاهی، سیگنال بی سیم می فرستد. هنگامی که یکی از اعضای تیم دارای یک ردیاب بی سیم بود، آنها توانستند. نمونه های مثبت را در همان نزدیکی شناسایی کنند. برش های CRISPR ناظران بیولوژیکی

دن لو، مهندس زیست مهندسی در دانشگاه کورنل در ایتاکا، نیویورک، می گوید. که هیدروژل های CRISPR بهبودیافته سایر هیدروژل های هوشمند است. زیرا دانشمندان می توانند به راحتی تعیین کنند که چه عواملی باعث تغییر در مواد می شود. تلاش های گذشته برای ایجاد هیدروژل های هوشمند از آنزیم هایی استفاده می شد. که یا توالی DNA خاصی را قطع نمی کرد. یا فقط تعداد کمی از توالی های خاص را قطع می کرد. و سازگاری آنها را محدود می کرد.

کالینز می گوید: “ما در حال حاضر در عصر CRISPR هستیم.” “این بیش از زیست شناسی و بیوتکنولوژی است. ما نشان داده ایم که می تواند مواد و مواد زیستی را تحت تأثیر قرار دهد. “