كاربردهای كریسپر در صنعت كشاورزی؛

از ارتقای کیفیت محصولات زراعی تا کافئین زدایی و حساسیت زدایی از مواد غذایی

از ارتقای کیفیت محصولات زراعی تا کافئین زدایی و حساسیت زدایی از مواد غذایی

به گزارش لیمو بلاگ محققان حوزه بیوتکنولوژی کشاورزی در تلاش هستند تا با استفاده از روش های نوین مبتنی بر تکنیک کریسپر راهکارهایی را برای بهبود کیفیت مواد غذایی عرضه کنند؛ از رو است که به قول عضو هیات علمی پژوهشگاه زیست فناوری از این تکنیک میتوان جهت بررسی تغییرات ژنوم، دستورزی گیاهان زراعی با هدف ارتقای کیفیت آنها، حذف مواد نامطلوب و حساسیت زا از مواد غذایی و کافیئین زدایی از قهوه استفاده نمود.


به گزارش لیمو بلاگ به نقل از ایسنا، رقابت بر سر توسعه تکنیک های آزمایشگاهی کارآمد و مقرون به صرفه و دقیق که قابلیت استفاده در مقیاس های بزرگ را داشته باشند، همچنان ادامه دارد و در بین روش های مبتنی بر ژن گوی سبقت را ربوده است.
"کریسپر" نوعی فناوری جدید ویرایش ژنتیکی است که می تواند به پیشرفت ژن درمانی کمک های زیادی کند. تابحال ژن درمانی عموما از راه تکنیک "انتقال ژن" (gene transfer) انجام شده است؛ به این صورت که یک ویروس بی گزند، نسخه سالمی از یک ژن را به سلول منتقل می کند تا جای ژن معیوب را که بیماری ایجاد کرده، بگیرد. اما در روش کریسپر، دانشمندان می توانند مستقیما ژن معیوب را اصلاح کنند.
آنها DNA معیوب را جدا کرده و به جای آن یک DNA سالم می گذارند. قاعدتا، این روش باید خیلی بهتر از اضافه کردن یک ژن جدید جواب دهد، چون در این صورت خطرات ناشی از اضافه کردن یک ژن غریبه و خارجی از میان می رود؛ چون که گاهی اوقات امکان دارد این ژن خارجی در مکان اشتباهی قرار گیرد و منجر به سرطان شود؛ اما ژنی که با تکنیک کریسپر ترمیم شده باشد، تحت کنترل خواهد بود.
بر این اساس امروزه این روش کاربردهای وسیعی نه تنها در حوزه پزشکی و درمان بیماری بلکه در حوزه کشاورزی و ایجاد امنیت غذایی یافته است. قارچ خوراکی مقاوم به قهوه ای شدن، سیب زمینی مقاوم به قهوه ای شدن، کلزای روغنی با عملکرد بالا، کتان حاوی روغن مفید، ذرت حاوی آمیلوپکتین بالا بعضی از معروف ترین محصولات کریسپری هستند.
از این رو به قول دکتر کسری اصفهانی، عضو هیات علمی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری اگر کشوری به دانش کریسپر دست نیابد، از فواید این علم در حوزه های مختلف بی بهره خواهد شد.
کاربرد کریسپر در حوزه کشاورزی
دکتر کسری اصفهانی، عضو هیات علمی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری در گفتگو با ایسنا، با اشاره به اینکه کریسپر یک فناوری الهام گرفته از طبیعت است و توسط باکتری ها بعنوان سیستم ایمنی مقابل حمله ویروس ها به کاربرده می شود، اظهار نمود: هدف ویرایش ژنومی معمولا جهش زایی اختصاصی و هدفمند است، به این معنا که نقطه خاصی از ژنوم یک موجود را مورد دستورزی قرار می دهد. یکی از تکنیک های محبوب ویرایش ژنومی، "کریسپر" است.
وی یکی از علل دستکاری ژنومی را اصلاح نقص های ژنتیکی دانست و اضافه کرد: برخی بیماری ها به خاطر اختلالات ژنتیکی ایجاد می شود که از آن جمله میتوان به کم خونی "داسی شکل" اشاره نمود و یک فرد از زمان کودکی با چالش های این نوع بیماری ها درگیر است. با کریسپر میتوان ژن هایی که گرفتار مشکل است را اصلاح کرد.
این عضو هیات علمی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری خاطرنشان کرد: این موارد چالشی که باعث درد و رنج جوامع بشری می شود را میتوان با استفاده از فناوری کریسپر و ویرایش ژنومی تغییر داد. روش های قبلی که برای ویرایش ژنومی استفاده می شد، هزینه بر و دشوار بوده است؛ چون که برای اصلاح ژنوم باید پروتئینی طراحی می شد تا ناحیه خاصی از ژنوم موجود زنده را شناسایی کند و سپس در نزدیکی ناحیه شناسایی شده، برش ایجاد شود.
اصفهانی اظهار داشت: پس از انجام برش، بر روی ژنوم اصلاحات لازم صورت می گیرد، ولی کار ساخت پروتئین در این فرایند خیلی سخت است و هزینه بالایی را می طلبد.
عضو هیات مدیره انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران با اشاره به اینکه برای این منظور روش هایی به نام TALEN و ZFN وجود دارد که احتیاج به طراحی و ساخت پروتئین برای شناسایی بخش خاصی از ژنوم در آنها است، تصریح کرد: بر این اساس در اغلب روش های ویرایش ژنومی هدف، برش ناحیه خاص از ژنوم است و در اثر این برش، امکان دارد جهش و تغییراتی در توالی ایجاد شود که سبب رفع اختلالات ژنتیکی شود.
وی ضمن اشاره به جنبه دیگری از کاربردهای ویرایش ژنومی، اظهار داشت: در گیاه "کاملینا" که می تواند بعنوان منبع روغن استفاده شود، وجود اسید "اروسیک" کیفیت روغن تولیدی از این گیاه را می کاهد و اگر بتوان با تکنیک کریسپر، بیان ژن های مسیر تولید اسید اروسیک را خاموش کرد، کیفیت روغن غذایی ارتقا می یابد. با این تکنیک حتی میتوان سایر گونه هایی که تابحال زراعی نبوده اند را مورد استفاده قرار داد.
اصفهانی با اشاره به اینکه در ایران هم در این حوزه پژوهش هایی در دستور کار محققان قرار دارد، اظهار داشت: برای رسیدن به این هدف بخش خاصی از ژنوم بریده می شود و از این طریق، معمولا آن ژن خاص غیر فعال خواهد شد که به آن Knock Out ژن گفته می شود.
وی همینطور خاطرنشان کرد: کریسپر از آنجاییکه روشی سریع و ارزان بوده و راحت انجام می شود در خیلی از شرکتهای بزرگ دنیا استفاده می شود و حتی در بعضی کشورها، دانش آموزان با استفاده از کیت های آموزشی کریسپر، تغییراتی را در باکتری اعمال می کنند.
کریسپر، محبوب و در خدمت رفاه بشریت
اصفهانی، کریسپر را یک سیستم ایمنی در باکتری معرفی نمود و خاطرنشان کرد: زمانی که یک باکتری، ویروسی را شکست می دهد، باکتری بخش کوچکی از ژنوم این ویروس را داخل ژنوم خود قرار می دهد. پس از آن، این بخش از ژنوم ویروس مهاجم در حافظه باکتری باقی می ماند بگونه ای که وقتی این باکتری تقسیم می شود حتی در صدها و بلکه هزاران نسل بعد آن، این بخش از ژنوم ویروسی در باکتری باقی خواهد ماند.
وی ضمن اشاره به اهمیت باقی ماندن این بخش از ژنوم ویروس در ژنوم باکتری افزود: باکتری از این بخش ژنوم ویروسی، RNA می سازد و این RNA بر روی پروتئینی که به آن "Cas" می گویند، قرار می گیرد تا ژنوم ویروس مهاجم را شناسایی و تخریب کند.
این عضو هیات مدیره انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران، با اشاره به اینکه ما به طور عمده از این تکنیک برای برش بخشی از ژنوم موجود مورد نظر خود بهره می بریم، اضافه کرد: کریسپر علاوه بر جهش زایی و خاموش کردن یک ژن نامطلوب می تواند برای انتقال یک توالی به درون یک ژنوم به صورت هدفمند هم استفاده گردد.
اصفهانی ضمن اشاره به این که کریسپر کاربردهای دیگری همچون کاربرد در تشخیص بیماری کووید-19 هم دارد، افزود: تشخیص این بیماری ویروسی با استفاده از کیت های مبتنی بر کریسپر امکان پذیر است. البته در این حالت، دیگر ژنوم ویروس را برش نمی دهند بلکه مبادرت به شناسایی این ویروس می شود.
از حذف حشرات موذی تا ارتقای کیفیت مواد غذایی
این محقق حوزه کریسپر، با اشاره به اینکه از این تکنیک میتوان جهت بررسی تغییرات ژنوم، دستورزی گیاهان زراعی با هدف ارتقای کیفیت آنها، حذف مواد نامطلوب و حساسیت زا از مواد غذایی و کافیئین زدایی از قهوه استفاده کرد، اظهار داشت: "Gene Drive" از دیگر کاربردهای کریسپر است. با این سیستم میتوان تعداد موجودات موذی را در یک منطقه کم کرد. این روش کاربردهای بالقوه ای دارد که اگر در این حوزه آمادگی و دانش لازم را نداشته باشیم ضربه پذیر خواهیم شد.
این عضو هیات علمی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری اعمال تغییراتی بر روی ژن های رشد گیاهان و جانوران تأمین کننده مواد غذایی برای انسان را از دیگر کاربردهای این روش نام برد و اظهار داشت: با اعمال تغییراتی در سطح ژنوم میتوان راهکاری برای رشد بیشتر حیوانات و یا تولید بیشتر گوشت عرضه داد.
وی با اشاره به اینکه بهره مندی از این تکنولوژی (ویرایش ژنومی و کریسپر) در دستور کار محققان نقاط مختلف جهان بوده و هم اکنون برخی محصولات "ویراسته" حاصل از این روش در بازار یا مراحل مختلف دریافت مجوزها است، خاطرنشان کرد: ما باید در این حوزه تحقیقات بسیاری انجام دهیم ازاین رو از سالهای قبل در زمینه ترویج این علم و اطلاع رسانی برای متخصصان اقدام کردیم و تابحال در این حوزه 3 سمپوزیوم ملی و بین المللی و کارگاه های عملی در زمینه ویرایش ژنوم و کریسپر برگزار کردیم تا محققان و علاقه مندان را با این تکنیک توانمند و جدید آشنا نماییم.
به گفته وی واژه "گیاه ویراسته" برای گیاهانی که ویرایش ژنومی بر روی آنها انجام شده است، به فرهنگستان ادب فارسی و جامعه علمی پیشنهاد شده است.
اصفهانی افزود: در تحقیقاتی که ما در زمینه ویرایش ژنوم گیاهان انجام دادیم، به این نتیجه رسیدیم که پیش از ورود این محصولات به بازار و دخالت افراد غیر متخصص در این حوزه، باید برای بهره مندی ایمن از این تکنولوژی وارد عمل شد و در چارچوب برگزاری یک کارگاه با عنوان "ویرایش ژنوم گیاهان و مسایل ایمنی زیستی مرتبط" در شهریور ماه گذشته، پیشنهاد کردیم که دانشمندان این حوزه با شفاف سازی فعالیت ها و عرضه توضیحات لازم به جامعه و افکار عمومی، اطمینان لازم را در جامعه در زمینه کاربرد ایمن ویرایش ژنومی ایجاد کنند تا کشورمان از مزایای این فناوری بهره مند شود.
وی اظهار نمود: یکی از ملاحظاتی که ما در این مطالعات داشتیم این بود که روش های شناسایی گیاهان ویراسته بگونه ای توسعه یابند که در همه آزمایشگاه های کشور با حداقل امکانات اجرایی شود و برای این منظور نباید دستورالعمل های پیچیده و غیر قابل اجرا عرضه شود.
این عضو هیات علمی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری با تکیه بر این که باید پیش از ورود محصولات ویراسته شده به بازار مبادرت به تدوین دستورالمل های نظارتی کرد، اضافه کرد: البته در صورتیکه دستورالعمل های پیچیده عرضه شود، راه بر روی نظارت و بهره مندی ایمن از دستاوردهای این تکنیک بسته خواهد شد و کشورمان از دستاوردهای این تکنولوژی روز دنیا بهره مند نخواهند شد. ازاین رو باید به نقطه تعادلی در بهره مندی ایمن از این تکنولوژی برسیم که البته نیازمند تعامل متخصصان بسیار اندک این حوزه در کشور است.
اصفهانی ابراز امیدواری کرد که در سال آینده هم چهارمین سمپوزیوم کریسپر و مجموعه کارگاه های عملی و نظری آن برگزار می گردد تا ضمن ترویج و آموزش مهارت های در ارتباط با این تکنولوژی روز دنیا، فضای مناسبی برای بحث و تبادل نظر متخصصان فراهم گردد.




منبع:

1400/08/09
12:06:22
5.0 / 5
244
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۲ بعلاوه ۳