CRISPR و ترمیم DNA در فضا

مقدمه‌ای بر ترمیم DNA درفضا به کمک CRISPR

اولین آزمایش CRISPR که در فضا انجام شد نشان داد که DNA می‌تواند خود را در ریزگرانش یا microgravity ترمیم کند. (شرایطی که نیروی گرانش مقدار به شدت کم و کوچکی دارد) فضانوردان در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) شکستگی‌هایی در DNA یک مخمر معمولی ایجاد کردند و سپس نحوه ترمیم آن را تجزیه و تحلیل کردند. این فرآیند به عنوان بخشی از آزمایش “Genes In Space-6” انجام شد. در طول بررسی، دانشمندان DNA مخمر در هر دو رشته را بریدند تا آسیب قابل توجهی ایجاد کنند. در مقاله‌ای که اخیراً در مجله PLOS One منتشر شده است، محققان توضیح دادند که چگونه DNA به نظم اولیه خود بازگردانده شد. به گفته محققان، معرفی CRISPR در فضا و اولین دستکاری موفق ژنوم در ایستگاه فضایی بین‌المللی، احتمال آزمایش‌های آتی ترمیم DNA را افزایش می‌دهد.

محافظت از فضانوردان در برابر تشعشعات

Genes In Space-6 توسط چهار دانش آموز مینه‌سوتا به عنوان بخشی از مسابقه ملی در سال 2018 پیشنهاد شد. این پروژه بچه‌های کلاس هفتم تا دوازدهم را برای طراحی آزمایش تجزیه و تحلیل DNA به چالش کشید. آرتی ویجایا کومار، میشل سونگ، ربکا لی و دیوید لی این آزمایش را طراحی کردند زیرا آنها در مورد افزایش خطر ابتلا به سرطان در فضانوردان فکر می‌کردند قرار گرفتن در معرض تشعشعات در فضا می‌تواند به DNA انسان آسیب برساند. روی زمین، بدن می‌تواند شکستگی‌های دو رشته‌ای را ترمیم کند. با این حال، قبل از آزمایش Genes In Space-6، این فرآیندها در ریزگرانش مورد مطالعه قرار نگرفته بودند. سارا والاس، یکی از نویسندگان این مطالعه، میکروبیولوژیست در مرکز فضایی جانسون ناسا (JSC) در هیوستون، در بیانیه‌ای گفت: درک اینکه آیا یک نوع تعمیر کمتر مستعد خطا است، پیامدهای مهمی دارد. (چهار دانش آموز مینه سوتا نیز از نویسندگان مشترک هستند.)

سفر طولانی مدت انسان به فضا

چنین دانشی می‌تواند برای فضانوردان مفید باشد، چرا که محافظت از خدمه و فضانوردان در ایستگاه فضایی از اهمیت بالایی برخوردار است. برای مثال، تعیین اینکه آیا فضانوردان در طی ماموریت خود نیاز به محافظت بیشتر از حد عادی در برابر تشعشعات دارند یا نه موضوع شدیدا مهمی است.

فناوری CRISPR

CRISPR مخفف “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats” است و یک ابزار ویرایش ژنوم است که برای ایجاد شکاف در مناطق خاصی از DNA استفاده می‌شود. این فناوری از پروتئین‌های موجود در باکتری‌ها به نام پروتئین‌های Cas استفاده می‌کند. در این فناوری، محققان با استفاده از یک RNA راهنما که به پروتئین Cas اضافه میشود، محل قطع DNA را کنترل میکنند. این پروتئین در طول رشته‌های DNA حرکت می‌کند تا زمانی که توالی مربوطه را پیدا و برش خود را انجام دهد. در همین راستا پیشنهاد میکنیم پست “اهمیت مطالعات ژنتیکی در بیوانفورماتیک” را نیز مطالعه کنید.

در زیر کریستینا کخ، فضانورد ناسا که در ایستگاه فضایی بین المللی روی آزمایش Genes In Space-6  کار می‌کند را ببینید (Image credit: NASA)

آزمایش ترمیم DNA

سارا رومل، میکروبیولوژیست در JSC، گفت:

«ما نمی‌توانیم دقیقاً آنچه را که روی زمین داریم برداریم و به سادگی آن را در فضا قرار دهیم، زیرا باید خدمه و تمام سیستم‌های حیات محیطی را ایمن نگه داریم»

والاس معتقد است که برای درک کامل فرآیند ترمیم DNA در فضا به کار بیشتری نیاز است اما تاکید کرد که آزمایش Genes In Space-6 موفقیت‌آمیز بود. با نگاهی به آینده، او گفت:

“داشتن یک آزمایشگاه مولکولی کامل در فضا تنها کاری را که می توانیم در آنجا انجام دهیم منفجر می کند”

برای مطالعات بیشتر در این راستا میتوانید این لینک را دنبال کنید.