فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

هدف: این مقاله مروری کلی بر تاریخچه کشف ، مکانیسم عملکرد، مزایا، محدودیت ها و چالش‌ها، کاربرد‌ها و چشم‌اندازهای آینده این فناوری ها ارائه می دهد تا اطلاعاتی مفید و خلاصه شده را در اختیار پژوهشگران قرار دهد. مواد و روش ها: ویرایش هدفمند ژنوم مبتنی بر ایجاد شکست دو‌ رشته‌ای و به دنبال آن ترمیم رشته مورد‌نظر از طریق مکانیسم‌های ترمیمی نوترکیبی همولوگ (HDR) و یا اتصال انتها‌های غیر‌همولوگ (NHEJ) است که در بسیاری از موجودات زنده جهت اهداف مختلف مورداستفاده قرار گرفته است. به‌ منظور انجام ویرایش ژنی، اولین نوکلئاز اختصاصی MegaN بود که در سال 1985 کشف شد و پس از آن با کشف موتیف ZF، نوکلئاز‌ ZFN و TALEN و CRISPR و Fanzor توسعه یافتند که برای ویرایش ژنوم موجودات زنده مورد استفاده قرار گرفتند. این نوکلئاز‌ها با قرار‌گیری روی رشته DNA و شناسایی توالی هدف و اتصال به آن‌ها، با استفاده از دُمین نوکلئازی برش را ایجاد می‌کنند. با کشف سیستم CRISPR/Cas دوره جدیدی از تحقیقات در زمینه ویرایش ژن آغاز شد. مکانیسم عمل در این روش، شناسایی توالی هدف توسط این نوکلئاز بر اساس برهم‌کنش DNA و رشته RNA راهنما است که پس از شناسایی توالی هدف، برش توسط دُمین نوکلئازی انجام می‌شود.نتایج: از مثال‌های موفقیت‌آمیز در استفاده از این تکنیک‌ها می‌توان به درمان برخی از بیماری‌ها اشاره کرد: در سال 2018 بیماری سندروم هانتر با وارد کردن ژن IDS به سلول‌های کبد با استفاده از روش ZFN به‌صورت درون‌تنی درمان شد. از روش TALEN برای درمان بیماری دیستروفی عضلانی دوشن استفاده شد. در سال 2021 دانشمندان توانستند با تکنیک ویرایش تک باز، بیماری کم خونی داسی شکل را با بهره‌گیری از سیستم CRISPR/Cas درمان کنند.بحث: در روش‌های نوین ویرایش ژن و ژنومی، پروتئین‌های نوکلئاز‌ی قادرند به طور هدفمند تغییراتی مانند درج، حذف و یا جایگزینی در توالی نوکلئوتیدی، ویرایش اطلاعات ژنتیکی و اپی‌ژنوم را انجام دهند. این ابزار‌ها می توانند از طریق ویرایش ژن‌های عامل بیماری‌زا از طریق خاموش کردن آن‌ها و یا فعال‌کردن ژن‌های مهارکننده عامل بیماری‌ در حوزه‌های کشاورزی، پزشکی و درمان بیماری‌های ژنتیکی به کار برده شوند. چنین سیستم هایی، در نشانه‌گذاری و همچنین کاهش یا افزایش بیان ژن‌ها کاربرد مؤثری دارند. با توسعه روش‌های جدید‌تر و دقیق‌تر، استفاده از نوکلئاز‌های MegaN کاهش یافت و بیشتر مطالعات و آزمایش‌ها بر روی روش‌های TALEN و CRISPR/Cas متمرکز گردیده است.