طراحی و بهینه‌سازی gRNA مبتنی بر ویرایش ژنی به منظور شناسایی ویبریوکلرا O1

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، پژوهشکده علوم و فناوری زیستی

2 پژوهشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

3 پژوهشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

4 پژوهشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

doi
https://doi.org/10.82363/jmw.2025.1216416
چکیده

سابقه و هدف : فناوری ویرایش ژن، به‌ویژه سیستم  CRISPR-Cas12a، به‌عنوان روشی نوین برای شناسایی سریع و دقیق عوامل بیماری‌زا مورد توجه قرار گرفته است. هدف این مطالعه طراحی RNA راهنما برای شناسایی سه ژن اصلی باکتری ویبریوکلرا O1 شامل  CtxA، CtxB  و OmpW بوده است. مواد و روش‌ها : سه توالی‌ موردنظر به‌صورت فایل FASTA استخراج و با استفاده از سه نرم‌افزار آنلاین  Chop chop، Crispor  و Cas designer، RNAs راهنما طراحی شدند. پارامترهایی مانند نوع پروتئین  Cas، نوع  PAM، تعداد نواحی هدف، ارگانیسم هدف و ویژگی‌های ساختاری توالی‌ها در نظر گرفته و پس از بهینه‌سازی، توالی‌ها بر اساس عملکرد، ساختار ثانویه، درصد  GC  و جهت سنس یا آنتی‌سنس، اولویت‌بندی شدند. صحت طراحی‌ها با مقایسه نتایج نرم‌افزارها و تحلیل ساختار ثانویه توسط  RNAfold و GC Calculator  تأیید شد. بهترین توالی‌ها برای هر ژن هدف انتخاب و وکتورهای بیانی حاوی کست‌های مربوطه طراحی گردید. نتایج : RNAs راهنمای بهینه‌شده، با در نظر گرفتن ویژگی‌های خاص سیستم CRISPR-Cas12a، توانستند به‌صورت in silico توانایی شناسایی دقیق و اختصاصی سه ژن هدف ویبریوکلرا را نشان دهند. این طراحی‌ها از نظر ساختاری پایدار بوده و درصد GC مناسبی داشتند که می‌تواند عملکرد بهینه در سیستم‌های تشخیصی مبتنی بر CRISPR-Cas12a را تضمین کند. همچنین مقایسه نتایج نرم‌افزاری و تحلیل‌های ساختاری، اعتبار و قابلیت اطمینان این طراحی‌ها را تأیید نمود. نتیجه‌گیری : روش تشخیصی مبتنی بر CRISPR-Cas12a ارائه‌شده، دارای پتانسیل بالایی برای تشخیص سریع، دقیق و مقرون‌به‌صرفه ویبریوکلرا بوده و می‌تواند در کنترل و پیشگیری از شیوع این بیماری مؤثر باشد.