درایو ژن چیست؟

درایو ژن نوعی از تکنیک های مهندسی ژنتیک است که ژن ها را اصلاح می کند به طوری که آنها از قوانین معمولی وراثت پیروی نمی کنند. درایوهای ژن به طرز چشمگیری احتمال اینکه مجموعه خاصی از ژنها به نسل بعدی منتقل شوند ، افزایش می یابد و به ژنها اجازه می دهد تا به سرعت در میان یک جمعیت گسترش یافته و از انتخاب طبیعی چشم پوشی کنند. با تشکر از CRISPR-Cas9 ، فن آوری ویرایش ژن که از باکتری ها استفاده می شود ، درایوهای ژن برای محققان آسان تر می شوند.

 

آندره کریستیتی ، متخصص ژنتیک در امپریال کالج لندن گفت: با استفاده از فن آوری محرک ژن "شما می توانید مسیر تکاملی را تغییر دهید. شما می توانید باعث انقراض شوید." این می تواند یک روش مؤثر برای ریشه کن کردن گونه های مزاحم ، مانند پشه های ایجاد کننده مالاریا باشد. اما دانشمندان هنوز در تلاشند تا تأثیرات زیست محیطی و زیست محیطی گسترده تر پتانسیل استفاده از درایوهای ژن را برای از بین بردن کل گونه ها تعیین کنند.

درایوهای ژن چگونه کار می کنند؟
درایو ژن از سه مؤلفه اصلی تشکیل شده است: ژنی که می خواهید آن را گسترش دهید. آنزیم Cas9 که می تواند DNA را کاهش دهد. و CRISPR ، یک توالی DNA قابل ارتقاء است که مشخص می کند که آنزیم باید بریده شود. این ماده ژنتیکی که برای این سه عنصر رمزگذاری می کند ، به جای ژن طبیعی که می خواهید جایگزین کنید در هر دو کروموزوم وارد DNA حیوان می شود.

کریسانتی گفت ، قدرت محرک ژن این است که قوانین وراثت را مختل می کند. در وراثت عادی ، 50٪ احتمال انتقال ژن خاص از والدین به فرزندان وجود دارد. فن آوری درایو ژن شانس 50٪ را به ضمانت تقریبا 100٪ تبدیل می کند.

 

وقتی حیوان حامل بسته رانندگی ژن با یک حیوان که نباشد ، جفت می شود ، فرزندان آنها یک نسخه از DNA را از هر یک از والدین دریافت می کنند: یک نسخه طبیعی و یک نسخه درایو ژن. هنگامی که اسپرم ها با تخم مرغ ملاقات می کنند و کروموزوم های والدین مختلف برای اولین بار صف می شوند ، CRISPR در DNA درایو ژن فعال می شود. این کپی ژن طبیعی را در کروموزوم مخالف به رسمیت می شناسد و آنزیم Cas9 برش DNA را جهت برش نسخه طبیعی قبل از شروع رشد جنین هدایت می کند.

پس از آسیب دیدن ژن طبیعی ، ماشین آلات تعمیر ویژه سلول آغاز می شود. ماشین آلات تعمیر DNA DNA گمشده را بازیابی می کند ، اما از الگوی خود از کروموزوم بی شک که همان حامل ژن درایو ژن است استفاده می کند. بنابراین پس از پایان کار ، هر دو کروموزوم یک نسخه از درایو ژن را در اختیار دارند. از آن زمان به بعد ، دو نسخه از درایو ژن در هر سلول خواهد بود و حیوان ژن درایو ژن را به نسل بعدی منتقل می کند.

و بنابراین این روند ادامه دارد. هر بار که درایو منتقل شود ، CRISPR نسخه طبیعی ژن را کاهش می دهد ، ماشین آلات تعمیر سلول مداخله می کنند و یک نسخه از درایو ژن به دو مورد می رسد. تنها در چند نسل ، ژن جدید در همه جا فراگیر می شود و گاه ژن را بطور طبیعی جایگزین می کند.

 

پشه های محرک ژن

در سال 2018 ، Crisanti و همکارانش مطالبی را در ژورنال Nature Biotechnology منتشر کردند که در آن توضیح داده شده است که چگونه فن آوری محرک ژن می تواند باعث فروپاشی جمعیت Anopheles gambiae ، گونه های پشه ای که باعث بیماری مالاریا می شود ، شود. این گروه یک درایو ژن ایجاد کرد که می تواند ژن مرتبط با جنس را تغییر دهد و باروری زنان را مختل کند. ژن محرک با ژن باروری آسیب دیده زنان در حدود 100٪ از جمعیت آزمایش در حداقل هفت نسل گسترش یافت. گونه ها نتوانستند جفت گیری کنند و جمعیت به هم ریخت. براساس اعلام سازمان بهداشت جهانی ، برخی محققان معتقدند این ممکن است رویکردی باشد که در نهایت مالاریا را از بین ببرد - یک بیماری وحشیانه که مسئول ایجاد 280 میلیون بیماری و 405000 مرگ در جهان در سال 2018 است.

کریستیتی گفت ، رویکرد محرک ژن روشی منحصر به فرد مقرون به صرفه و پایدار برای ریشه کن کردن پشه های ناشی از مالاریا است. وی گفت که رویکردهای دیگر مانند حشره کش و مدیریت محیط زیست مؤثر اما بسیار گران است و بسیار فراتر از توانایی های اقتصادی بسیاری از کشورها است. "محرک ژن اجازه می دهد تا یک ویژگی ژنتیکی در تعداد کمی از افراد گسترش یابد و به مسئله پایداری در ریشه خود رسیدگی کند."

اما پاک کردن یک گونه کامل یک امر بزرگ است و اجرای ژن محرک در طبیعت تصمیم آسانی نیست.

 

آیا درایوهای ژن خطرناک هستند؟
دانشمندان در تلاشند تا پیش بینی کنند که حذف یک گونه مزاحم برای بقیه اکوسیستم چیست.

به نظر می رسد ریشه کن کردن پشه های ناشی از مالاریا با استفاده از درایو ژن یک برنامه با تأثیر حداقل است. فرد گولد ، زیست شناس تکاملی در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی گفت: "تا کنون ، آزمایش های زیست محیطی نشان می دهد که اکوسیستم فروپاشی نمی شود ،" هنگامی که یک گونه پشه از بین می رود.

اثرات زیست محیطی سایر پروژه های درایو ژن برای تشخیص بیشتر چالش برانگیز است. به عنوان مثال ، متخصصان و متخصصان ژنتیک در حال کار بر روی یک ژن محرک هستند که می تواند جوندگان جزیره تهاجمی را از بین ببرد - یک تلاش نجیب ، با توجه به اینکه