CRISPR-LICHT: ابزاری شگرف و جدید برای غربالگری ژنتیک برای ارگانوئیدهای انسانی
بسیاری از اصول اساسی در زیست شناسی و اساساً همه مسیرهای تنظیم کننده رشد در صفحه های به اصطلاح ژنتیک شناسایی شده اند. صفحه اصلی که در مگس میوه Drosophila و نماتد C. elegans پیشگام بود ، صفحات ژنتیکی شامل غیر فعال شدن بسیاری از ژن ها یکی یکی است. با تجزیه و تحلیل عواقب از دست دادن ژن ، دانشمندان می توانند در مورد عملکرد آن نتیجه گیری کنند. به عنوان مثال ، از این طریق می توان کلیه ژن های مورد نیاز برای تشکیل مغز را شناسایی کرد.
صفحه های ژنتیکی به طور معمول می توانند در مگس ها و کرم ها انجام شوند. در انسان ، دانش زیادی در مورد اختلالات ژنتیکی و عواقب جهش های مربوط به بیماری وجود دارد ، اما تجزیه و تحلیل سیستماتیک آنها غیرممکن است. اکنون ، آزمایشگاه Knoblich در IMBA یک تکنیک پیشگامانه ایجاد کرده است که به شما امکان می دهد صدها ژن به طور موازی در بافت انسان تجزیه و تحلیل شود. آنها این فناوری جدید را CRISPR-LICHT نامگذاری کردند و یافته های خود را در مجله Science منتشر کردند .
با استفاده از ارگانوئیدهای مغزی ، یک مدل کشت سلول سه بعدی برای مغز انسان در گروه Jürgen Knoblich در IMBA ، اکنون می توان صدها جهش را با استفاده از CRISPR-LICHT برای نقش آنها در مغز انسان تجزیه و تحلیل کرد.
“اساس این روش ترکیبی از فناوری معروف CRISPR-Cas9 است که در اکتبر سال 2020 جایزه نوبل را دریافت کرده و یک روش رمزگذاری دوتایی است. ترفند اصلی استفاده از RNA راهنما ، بلکه یک بارکد ژنتیکی ، قطعه ای از DNA بودکه به ژنوم سلولهایی که برای رشد ارگانوئیدها استفاده می کنیم اضافه می کنیم. این به ما امکان می دهد که کل دودمان سلول هر ارگانوئید را ببینیم ، در حالی که بارکد دوم به ما امکان می دهد تعداد سلول های تولید شده توسط هر سلول شروع را بشمارید. این باعث کاهش صدا می شود و بنابراین می توانیم تأثیر هر RNA راهنما را بر تعداد سلولهای تولید شده در طی رشد ارگانوئیدها تعیین کنیم. برای توصیف رویکرد خود ، ما روش CRIPSR-Lineage Tracing در تفکیک سلولی در بافت ناهمگن (CRISPR-LICHT) را اصطلاح کردیم “، دومینیک لیندنهوفر ، دانشجوی دکترای IMBA ، نویسنده مشترک ،
محققان CRISPR-LICHT را برای میکروسفالی ، یک اختلال ژنتیکی ناشی از کاهش اندازه مغز و اختلال روانی شدید در بیماران ، اعمال کردند. دانشمندان با استفاده از این فن آوری جدید انقلابی ، تمام ژن هایی را که مشکوک به نقشی در این بیماری هستند ، مورد بررسی قرار دادند.
کریستوفر اسک ، دکترای فوق تخصص دکتر IMBA و نویسنده اصلی آن ، می گوید: “نه تنها توانستیم ژن های میکروسفالی را با CRISPR-LICHT شناسایی کنیم ، بلکه مکانیسم خاصی را نیز در کنترل اندازه مغز مشخص کردیم.” شبکه آندوپلاسمی (ER) به عنوان قطب اصلی در کنترل ترشح پروتئین ماتریکس خارج سلولی مشخص شد. این مکانیسم بر یکپارچگی بافت و در نتیجه اندازه مغز تأثیر می گذارد و به عنوان یکی از دلایل میکروسفالی مشخص شد.
صفحه های ژنتیکی در Drosophila مدت هاست که ابزاری تثبیت شده در غربالگری های گسترده در ژنوم بوده و از روایتی طولانی در وین برخوردار است. “مرکز تحقیقاتی وروسوفیلای وین” (VDRC) ، که توسط دانشمندان IMBA توسعه یافته است ، تنها مرکز سهام دروسوفیلا در اروپا است و یکی از بزرگترین مجموعه مگس ها را برای مطالعات ژن عملکردی در جهان به خود اختصاص داده است. یورگن نوبلیچ ، مدیر علمی IMBA و رهبر گروه ، همچنین ریشه در ژنتیک مگس دارد و به لطف مگس میوه ، بینش مهمی در مورد نقش سلولهای بنیادی برای رشد مغز بدست آورد.
