محققان چینی موفق شده‌اند یکی از چالش‌های دیرینه در حوزه اصلاح ژنتیکی را پشت سر بگذارند و روشی نوین ارائه دهند که امکان ویرایش دقیق چند میلیون جفت باز DNA را فراهم می‌کند. این پیشرفت چشمگیر می‌تواند تحولی اساسی در زمینه‌های مختلفی مانند کشاورزی، زیست‌شناسی مصنوعی و درمان بیماری‌های ژنتیکی ایجاد کند.
عبور از محدودیت‌های ویرایش ژنتیکی سنتی
ژنوم انسان شامل حدود سه میلیارد جفت باز (base pair) است که ساختار مارپیچ DNA را تشکیل می‌دهند. ابزارهایی مانند کریسپر تاکنون توانسته‌اند در اصلاح ژن‌ها و بازهای منفرد موفق عمل کنند، اما ویرایش بخش‌های بزرگ‌تر DNA که شامل هزاران یا حتی میلیون‌ها جفت باز هستند، همواره با دشواری‌های فنی همراه بوده است.
اکنون تیمی از پژوهشگران به رهبری گائو کایکسیا از آکادمی علوم چین، موفق شده‌اند با بهینه‌سازی یک روش قدیمی، این مانع را پشت سر بگذارند. آن‌ها با ارتقای فناوری‌های موجود، ابزاری توسعه داده‌اند که می‌تواند با دقت بالا، بخش‌های وسیعی از DNA را در موجودات پیشرفته، به‌ویژه گیاهان، اصلاح کند.
معرفی فناوری PCE؛ گام بلند در اصلاح ژنتیکی
در مقاله‌ای که در ژورنال معتبر Cell منتشر شده، محققان توضیح داده‌اند که چگونه سیستم‌های مهندسی کروموزوم قابل برنامه‌ریزی (PCE) توانسته‌اند عملکردی بسیار دقیق‌تر و مؤثرتر نسبت به روش‌های پیشین داشته باشند. این فناوری جدید نه‌تنها دقت و کارایی را افزایش داده، بلکه مشکلاتی مانند باقی‌ماندن اسکارهای ژنتیکی و برگشت‌پذیری تغییرات را نیز برطرف کرده است.
در گذشته، آنزیم Cre-Lox به‌عنوان ابزار اصلی برای اصلاح بخش‌های بزرگ DNA به کار می‌رفت، اما با افزایش اندازه قطعات هدف، کارایی آن کاهش می‌یافت و گاهی آثار جانبی ناخواسته‌ای بر جای می‌گذاشت. فناوری PCE با بهینه‌سازی این فرآیند، توانسته کارایی را تا ۳.۵ برابر افزایش دهد و ریسک برگشت تغییرات را به حداقل برساند.
کاربردهای گسترده در کشاورزی و زیست‌شناسی مصنوعی
یکی از مهم‌ترین حوزه‌هایی که از این فناوری جدید بهره‌مند خواهد شد، کشاورزی است. پیش‌تر، پژوهشگران مجبور بودند هزاران بذر را ویرایش کنند تا تنها یکی از آن‌ها ویژگی‌های مطلوب را داشته باشد. اما با استفاده از ابزار بهینه‌شده، این عدد به حدود ۱۰۰ بذر کاهش یافته که صرفه‌جویی قابل توجهی در زمان و منابع ایجاد می‌کند.
علاوه بر آن، فناوری PCE می‌تواند در توسعه کروموزوم‌های مصنوعی نیز نقش کلیدی ایفا کند؛ ساختارهایی که در زیست‌شناسی سنتزی کاربردهای گسترده‌ای دارند و می‌توانند نسل جدیدی از درمان‌ها و محصولات زیستی را رقم بزنند.
چشم‌انداز آینده؛ اصلاح ژنتیکی در مقیاس وسیع
دستاورد اخیر محققان چینی نشان می‌دهد که اصلاح ژنتیکی دیگر محدود به تغییرات کوچک و موضعی نیست. با امکان دستکاری دقیق میلیون‌ها جفت باز DNA، مسیر جدیدی برای بهبود ویژگی‌های زیستی، افزایش بهره‌وری محصولات کشاورزی و درمان بیماری‌های ژنتیکی گشوده شده است.
این فناوری می‌تواند نقطه عطفی در تاریخ مهندسی ژنتیک باشد و راه را برای تحقق اهداف بلندپروازانه در حوزه‌های زیست‌پزشکی، کشاورزی هوشمند و تولیدات زیستی هموار کند.
