این جوجه های فوق العاده مهندسی شده توسط CRISPR در برابر آنفولانزای پرندگان مقاوم هستند

ابزار ویرایش ژن CRISPR ممکن است در مبارزه با یکی از کشنده‌ترین ویروس‌هایی که در جهان در گردش است - ویروسی که از سال 2020 تاکنون صدها میلیون نفر را کشته است، حیاتی باشد.

البته این کووید-19 نیست. این ویروس نوعی آنفولانزای پرندگان به خصوص تهاجمی است که جمعیت مرغ را در سراسر جهان از بین می برد. به طرز دلخراشی، گله های متعددی برای مهار این بیماری معدوم شده اند. آن برچسب های قیمت سرسام آور برای یک دوجین تخم مرغ؟ این سویه آنفولانزا تا حدودی مقصر است.

جدای از قبوض مواد غذایی، گسترش آتش‌سوزی ویروس در بین طیور نیز این احتمال را ایجاد می‌کند که می‌تواند به سایر گونه‌ها از جمله انسان‌ها سرایت کند. مطابق با سازمان بهداشت جهانی، 10 کشور در سه قاره از سال 2022 نشانه‌هایی از ویروس آنفولانزای پرندگان را در پستانداران گزارش کرده‌اند که نگرانی‌هایی را درباره همه‌گیری دیگر ایجاد کرده است.

چندین کشور راه اندازی کرده اند کمپین های واکسیناسیون برای مبارزه با ویروس اما این یک دشمن بزرگ است. مانند سویه های آنفولانزای انسانی، ویروس به سرعت جهش می یابد و واکسن ها را در طول زمان کمتر می کند.

اما چه می‌شود اگر بتوانیم عفونت‌ها را در جوانی مهار کنیم؟

این هفته یک تیم از بریتانیا مهندسی شده "سوپر مرغ" مقاوم در برابر آنفولانزای معمولی پرندگان. در سلول‌های زایای اولیه مرغ - آنهایی که به اسپرم و تخمک تبدیل می‌شوند - از CRISPR-Cas9 برای تغییر یک ژن واحد که برای تولید مثل ویروس حیاتی است استفاده کردند.

جوجه های ویرایش شده رشد کردند و مانند همتایان "کنترل" ویرایش نشده خود رفتار کردند. آنها سالم بودند، به تعداد معمول تخم می گذاشتند و با خوشحالی در قلم خود می کوبیدند. اما زمانی که با دوز واقعی آنفولانزا مشابه آنچه ممکن است در قفس آلوده به گردش در می‌آید، افزایش ژنتیکی آن‌ها درخشید. جوجه های ویرایش شده با ویروس مبارزه کردند. همه پرندگان شاهد آنفولانزا گرفتند.

دکتر یری هجنار در موسسه ژنتیک مولکولی آکادمی علوم چک که در این مطالعه شرکت نداشت، نتایج یک دستاوردی است که مدت ها در انتظار آن بودیم. گفته شده علم. در سال 2020، هجنار از CRISPR استفاده کرد برای مهندسی جوجه های مقاوم در برابر یک ویروس سرطان زا، راه را برای ویرایش کارآمد ژن در پرندگان هموار می کند.

این فناوری هنوز راه هایی در پیش دارد. علیرغم افزایش ژنتیکی، نیمی از پرندگان ویرایش شده زمانی که با دوز زیادی از ویروس مواجه شدند، بیمار شدند. این بخش از آزمایش همچنین پرچم قرمزی را برافراشت: ویروس به سرعت با تغییرات ژنی با جهش‌هایی سازگار شد که آن را به انتشار بهتری تبدیل کرد - نه فقط در بین پرندگان، بلکه جهش‌هایی را نیز به دست آورد که می‌توانست به انسان نفوذ کند.

دکتر وندی بارکلی، نویسنده این مطالعه در کالج امپریال لندن در یک کنفرانس مطبوعاتی گفت: «این به ما اثبات مفهومی را نشان داد که می‌توانیم به سمت مقاوم‌سازی جوجه‌ها در برابر ویروس حرکت کنیم.» "اما ما هنوز آنجا نیستیم."

هدف

در 2016، بارکلی ژن مرغ را کشف کرد که ویروس های آنفولانزای مرغی برای آلوده کردن و رشد درون سلول های مرغ از آن استفاده می کنند. ANP32A نامیده می شود و بخشی از خانواده ژنی است که اطلاعات DNA را به سایر پیام رسان های بیوشیمیایی برای ساخت پروتئین ترجمه می کند. هنگامی که ویروس آنفولانزا وارد سلول پرنده می شود، می تواند محصولات این ژن را انتخاب کند تا نسخه های بیشتری از خود بسازد و به سلول های مجاور سرایت کند.

ANP32A تنها پیوند ژنتیکی بین سلول ها و ویروس نیست. یک مطالعه بعدی ژن "محافظ" دومی را پیدا کرد که مانع از رشد ویروس های آنفولانزا در سلول ها می شود. این ژن شبیه ANP32A است، اما با دو تغییر عمده که ارتباط ویروس را با سلول قطع می‌کند، مانند بستن در. از آنجایی که ویروس‌ها برای تکثیر به میزبان نیاز دارند، سد راه اساساً راه حیات آنها را قطع می‌کند.

بارکلی گفت: «اگر می‌توانستید این تعامل [ژن و ویروس] را به نحوی مختل کنید... شاید با این ویرایش ژن، ویروس قادر به تکثیر نخواهد بود.

مطالعه جدید این خط فکری را دنبال کرد. آنها با استفاده از CRISPR، ANP32A را در سلول‌های زایای اولیه مرغ با پیوند در دو تغییر ژنتیکی مشاهده‌شده در ژن محافظ تغییر دادند. این سلول ها، زمانی که به جنین مرغ تزریق شد، به اسپرم و تخمک ویرایش شده در جوجه های بالغ سالم تبدیل شدند که جوجه هایی با ژن ویرایش شده ANP32A داشتند.

این فرآیند فنی به نظر می رسد، اما اساساً یک تسریع قرن بیست و یکمی از یک تکنیک کشاورزی باستانی است: حیوانات را پرورش دهید تا صفات مورد نظر را حفظ کنید - در این مورد، مقاومت در برابر ویروس ها.

پایه

این تیم جوجه های ویرایش شده را با چندین چالش ویروسی آزمایش کردند.

در یکی، دوز ویروس آنفولانزای پرندگان را به بینی 20 جوجه دو هفته ای پاشیدند که نیمی از آنها از نظر ژنتیکی اصلاح شده بودند و بقیه به طور معمول پرورش داده شدند. این روش شدید به نظر می رسد، اما مقدار ویروس با دقت به مقداری که معمولاً در قفس آلوده وجود دارد تنظیم شده است.

همه 10 پرنده کنترل بیمار شدند. در مقابل، تنها یکی از جوجه های ویرایش شده آلوده بود. و با این وجود، ویروس را به سایر پرندگان ویرایش شده منتقل نکرد.

در آزمایش دوم، تیم دوز را به حدود 1,000 برابر بیشتر از اسپریتز اصلی بینی افزایش داد. هر پرنده، صرف نظر از ساختار ژنتیکی خود، به این ویروس مبتلا شد. با این حال، پرندگان ویرایش شده بیشتر طول کشید تا علائم آنفولانزا را ایجاد کنند. آنها همچنین سطوح پایین تری از ویروس را در خود داشتند و کمتر احتمال داشت آن را به دیگران در قفس خود منتقل کنند - صرف نظر از ساختار ژنتیکی.

در نگاه اول، نتایج امیدوارکننده به نظر می رسد. اما آنها پرچم قرمز را نیز برافراشتند. دلیل اینکه ویروس‌ها جوجه‌های ویرایش‌شده را علیرغم «سوپر ژن‌های» محافظشان آلوده کردند این بود که حشره‌ها به سرعت با ویرایش‌های ژنتیکی سازگار شدند. به عبارت دیگر، مبادله ژن به منظور محافظت از دام می تواند، از قضا، ویروس را به سمت تکامل سریعتر سوق دهد.

سه گانه طلایی

چرا این اتفاق می افتد؟ چندین آزمایش نشان داد که جهش در ژنوم ویروسی احتمالاً به ویروس ها اجازه می دهد تا به سایر اعضای خانواده ANP32A نفوذ کنند. این پروتئین ها معمولاً در طول تهاجمات ویروسی آنفولانزا روی نیمکت می نشینند و در سکوت در برابر تکثیر ویروس مقاومت می کنند. اما با گذشت زمان، ویروس یاد گرفت که با هر ژن کار کند تا تولید مثل خود را تقویت کند.

تیم به خوبی می‌داند که تغییرات مشابه می‌تواند به ویروس اجازه دهد تا گونه‌های دیگر، از جمله انسان‌ها را آلوده کند. بارکلی می‌گوید: «ما از جهش‌هایی که دیدیم نگران نشدیم، اما این واقعیت که [عفونت] پیشرفت کردیم به این معنی است که در آینده به ویرایش‌های دقیق‌تری نیاز داریم».

دکتر ساندر هرفست در مرکز پزشکی دانشگاه اراسموس که تحصیل می کند هجوم آنفولانزای پرندگان به پستانداران، موافق است. "یک سیستم ضد آب که در آن هیچ گونه تکثیر [ویروسی] بیشتری در جوجه ها انجام نشود، ضروری است." او گفت علم.

یک راه حل بالقوه، ویرایش ژن بیشتر است. ANP32A تنها یکی از سه عضو ژنی است که به رشد ویروس ها کمک می کند. در یک آزمایش اولیه، تیم هر سه ژن را در سلول‌های یک ظرف پتری غیرفعال کرد. سلول های ویرایش شده در برابر یک سویه بسیار خطرناک ویروس آنفولانزا مقاومت کردند.

اما هنوز هم راه حل کاملی نیست. این ژن ها چند وظیفه ای هستند که سلامت و باروری را تنظیم می کنند. ویرایش هر سه می تواند به سلامت و توانایی جوجه برای تولید مثل آسیب برساند. چالش در حال حاضر یافتن ویرایش‌های ژنی است که ویروس‌ها را دفع می‌کند، اما همچنان عملکرد طبیعی خود را حفظ می‌کند.

گذشته از بیوتکنولوژی، مقررات و افکار عمومی نیز در تلاش برای رسیدن به دنیای ویرایش ژن هستند. حیوانات CRISPRed در حال حاضر ارگانیسم های اصلاح شده ژنتیکی (GMOs) در نظر گرفته می شوند. بر اساس قوانین اتحادیه اروپا، نامی که با باری از بارهای نظارتی و مشکلات درک عمومی همراه است. با این حال، از آنجایی که ویرایش‌های ژنی مانند مواردی که در این مطالعه وجود دارد، از مواردی که ممکن است به طور طبیعی در طبیعت اتفاق بیفتد تقلید می‌کنند - به جای پیوند دادن ژن‌ها از یک ارگانیسم به موجود دیگر، برخی از حیوانات CRISPRed ممکن است برای مصرف‌کنندگان قابل قبول‌تر باشند.

"من فکر می کنم دنیا در حال تغییر است" گفت: دکتر هلن سانگ، نویسنده این مطالعه، متخصصی که به مدت سه دهه بر روی پرندگان مقاوم به آنفولانزا کار کرده است. مقررات مربوط به حیوانات اصلاح شده برای غذا احتمالاً با بلوغ فناوری تغییر خواهد کرد - اما در نهایت، آنچه قابل قبول است به دیدگاه های چندفرهنگی بستگی دارد.

تصویر های اعتباری: تونی کوئنکا / می Unsplash

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://singularityhub.com/2023/10/12/crispr-engineered-super-chickens-are-resistant-to-bird-flu/