نخستین مهندسی کامل ژنتیک یک موش توسط چینی ها

 نخستین مهندسی کامل ژنتیک یک موش توسط چینی‌ها

دانشمندان چینی مدعی شدند که اولین موش جهان را با ژن‌های کاملاً مجدد برنامه‌ریزی شده مهندسی کرده‌اند که اهمیت بازآرایی کروموزومی را که یک شاخص تکاملی حیاتی برای ظهور یک گونه جدید است، ثابت می‌کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، محققان آکادمی علوم چین(CAS) ادعا می‌کنند که روش جدیدی برای ادغام کروموزوم قابل برنامه‌ریزی یافته‌اند که موش‌هایی را در آزمایشگاه با تغییرات ژنتیکی که در مقیاس تکاملی میلیون‌ ساله روی می‌دهد، با موفقیت تولید می‌کند.

این یافته‌ها می‌تواند روشن کند که چگونه بازآرایی‌های کروموزومی - بسته‌های مرتب ژن‌های سازمان‌یافته که به تعداد مساوی توسط هر یک از والدین ارائه می‌شوند و صفات را برای تولید فرزندان همسو، متبادل یا ترکیب می‌کنند - بر تکامل تأثیر می‌گذارند.

"لی ژیکون" محقق مؤسسه جانورشناسی CAS می‌گوید: موش خانگی آزمایشگاهی یک کاریوتایپ استاندارد ۴۰ کروموزومی یا تصویر کامل کروموزوم‌های یک موجود زنده را پس از بیش از ۱۰۰ سال پرورش مصنوعی حفظ کرده است.

وی که نویسنده ارشد این مطالعه است، افزود: با این حال، در مقیاس‌های زمانی طولانی‌تر، تغییرات کاریوتایپ ناشی از بازآرایی کروموزوم‌ها رایج است. جوندگان ۳.۲ تا ۳.۵ بازآرایی در هر میلیون سال دارند، در حالی که نخستی‌ها ۱.۶ بازآرایی در این بازه زمانی دارند.

کاریوتایپ(Karyotype) فرآیند به تصویر کشیدن مجموعه کروموزوم‌های موجود در سلول‌های یک موجود زنده به ‌منظور بررسی محتوای کروموزومی، وضعیت کروموزوم‌ها، تعداد آنها و بررسی اختلال و ناهنجاری‌های کروموزومی است. در این فرآیند، مجموعه‌ای از کروموزوم‌های یک گونه با توجه به تعداد، شکل، اندازه، موقعیت سانترومرها، الگوی اتصال و تفاوت‌های ظاهری و فیزیکی مرتب‌سازی و به تصویر کشیده می‌شوند.

معمولاً بزرگ‌ترین کروموزوم را به عنوان کروموزوم شماره ۱، کروموزومی که پس از آن از همه بزرگ‌تر است کروموزوم شماره ۲ و سایر کروموزوم‌ها را بر اساس شکل، اندازه، محل قرارگیری سانترومرها، مرتب و شماره‌گذاری می‌کنند.

کاریوتایپ تعداد کروموزوم‌های یک موجود زنده و شکل ظاهری آنها در هنگام مشاهده با میکروسکوپ الکترونیکی را نشان می‌دهد. آماده‌سازی و مطالعه کاریوتایپ‌ها از مباحث اصلی علم سیتوژنتیک است.

کاریوتایپ‌ها موارد استفاده زیادی در علوم پایه و پزشکی دارند. برخی از این موارد شامل شناسایی عملکردها و فرآیندهای سلولی، ارتباطات تکاملی گونه‌ها و طبقه‌بندی آنها و مطالعات در مورد بیماری‌های ژنتیکی است. یکی از کاربردهای اصلی کاریوتایپ‌ها بررسی بیماری‌ها و مشکلات کروموزومی در انسان است.

به گزارش رسانه دولتی ساوث چاینا مورنینگ پست، این موش که با نام "شیائو ژو" به معنی "بامبوی کوچک" شناخته می‌شود، اولین پستاندار جهان با ژن‌های کاملاً برنامه‌ریزی شده مجدد است.

این مطالعه جدید ادعا می‌کند که با نشان دادن اینکه مهندسی سطح کروموزومی در پستانداران امکان‌پذیر است و با استخراج مؤثر یک موش خانگی آزمایشگاهی با کاریوتایپ جدید و پایدار، بینش مهمی در مورد اینکه چگونه بازآرایی‌های کروموزومی ممکن است بر تکامل تأثیر بگذارد، ارائه کرده است.

به گفته "لی"، چنین تغییرات کوچکی می‌تواند تأثیر زیادی داشته باشد. انسان و گوریل با ۱.۶ تغییر در پستانداران از هم متمایز می‌شوند. گوریل‌ها دو کروموزوم مجزا دارند، در حالی که انسان‌ها دو کروموزوم ادغام شده دارند و جابجایی بین کروموزوم‌های اجدادی انسان منجر به دو کروموزوم مجزا در گوریل‌ها شده است.

ادغام یا جابجایی به صورت جداگانه می‌تواند منجر به از دست رفتن یا اضافه شدن کروموزوم‌ها و همچنین بیماری‌هایی مانند سرطان خون در دوران کودکی شود.

در حالی که قابلیت اطمینان ثابت کروموزوم‌ها برای درک اینکه چگونه چیزها در مقیاس زمانی کوتاه کار می‌کنند مفید است، "لی" معتقد است که توانایی مهندسی تغییرات می‌تواند درک ژنتیکی را در طول هزاران سال از جمله نحوه اصلاح کروموزوم‌های ناهماهنگ یا نادرست، نشان دهد.

اگرچه تلاش‌ها برای انتقال این تکنیک‌ها به پستانداران موفقیت‌آمیز نبودند، اما محققان دیگر با موفقیت کروموزوم‌ها را در مخمر مهندسی کردند.

ردپای ژنومیک

"وانگ لیبین" از نویسندگان این مطالعه و محقق CAS و موسسه سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی پکن می‌گوید: ردپای ژنومی اغلب از بین می‌رود، به این معنی که اطلاعات مربوط به اینکه کدام ژن‌ها باید فعال باشند، در سلول‌های بنیادی جنینی منفرد ناپدید می‌شوند که پرتوانی و مهندسی ژنتیکی آنها را محدود می‌کند.

پرتوانی(Pluripotency) توانایی یک سلول را برای توسعه به سه لایه سلول زایای اولیه جنین اولیه و بنابراین به تمام سلول‌های بدن بالغ توصیف می‌کند.

وی افزود: ما اخیراً کشف کرده‌ایم که با حذف سه ناحیه ردپای حک شده می‌توانیم یک الگوی ردپای اسپرم‌مانند پایدار در سلول‌ها ایجاد کنیم.

دو مجموعه کروموزوم در سلول‌های دیپلوئید وجود دارد که ژنتیک ارگانیسم به دست آمده را همسو می‌کنند و ژنتیک ارگانیسم حاصل را متبادل می‌کند. این به عنوان نقش‌گذاری ژنومی شناخته می‌شود و زمانی اتفاق می‌افتد که یک ژن غالب فعال باشد، در حالی که یک ژن مغلوب غیر فعال می‌شود.

این فرآیند را می‌توان به صورت علمی دستکاری کرد، اما تلاش‌های قبلی در سلول‌های پستانداران نتوانسته است موفق شود.

"وانگ" توضیح می‌دهد که این فرآیند نیازمند استخراج سلول‌های بنیادی از جنین‌های بارور نشده موش است، به این معنی که سلول‌ها فقط یک مجموعه کروموزوم دارند.

شاخص تکاملی ظهور یک گونه جدید

شبکه CGTN که یک کانال خبری انگلیسی زبان دولتی چین است که در پکن اداره می‌شود، ادعا کرد که دانشمندان نوعی موش با ۱۹ جفت کروموزومی، یعنی یک جفت کمتر از حد استاندارد در این گونه را مهندسی ژنتیکی کرده‌اند و بخشی از این تغییرات ژنتیکی می‌تواند به فرزندان آن نیز منتقل شود.

"وانگ" گفت: تشکیل‌های اولیه و تمایز سلول‌های بنیادی به صورت حداقلی تحت تأثیر قرار گرفتند. با این حال، کاریوتایپ‌های با کروموزوم‌های ۱ و ۲ ادغام شده منجر به توقف رشد شدند و کروموزوم ادغام شده کوچک‌تر متشکل از کروموزوم‌های ۴ و ۵ با موفقیت به فرزندان منتقل شد.

به گفته "وانگ"، محققان دریافتند که باروری ضعیف ناشی از یک ناهنجاری در نحوه جدا شدن کروموزوم‌ها پس از هم‌ترازی و همسویی است.

به گفته وی، این یافته اهمیت بازآرایی کروموزومی را در ایجاد جداسازی تولید مثلی که یک شاخص تکاملی حیاتی از ظهور گونه‌های جدید است، ثابت کرد.

این مطالعه در مجله "نیچر"(Nature) منتشر شده است. 
فیلمها و خبرهای بیشتر در کانال تلگرام پیک ایران