ابداع روش نوین پرورش سویه مخمرها با صفات دلخواه

موبنا – مخمر “ساکارو میسس سرویزیه” را میکروارگانیسم غیر بیماری‌زا دانست و گفت: این میکروارگانیسم به دلیل تحمل بالا نسبت به استرس‌های متعدد محیطی و دست‌کاری‌های ژنتیکی انسان، توانسته است در سال‌های اخیر در تولید متابولیت‌های با ارزش بالا مانند انواع داروهای ضد سرطان، در تولید سوخت‌های مهم زیستی و در تحقیقات پایه ژنتیکی نقش مهمی را ایفاء کند.

وی با تاکید بر اهمیت ویژه این میکروارگانیسم برای دانشمندان عرصه زیست فناوری، اظهار کرد: با پیشرفت‌های اخیر در سنتز مواد از طریق میکروارگانیسم‌ها، مقرون به صرفه کردن فعالیت‌های تحقیقاتی همچون آنالیز مسیرهای متابولیک، انجام دستکاری ژنتیکی و ایجاد تعادل بین فرایندها برای رسیدن به محصول فناوری مورد دلخواه یک امر ضروری است.

کابلی، یکی از راهکارهای اخیر برای اقتصادی کردن و مقرون به صرفه کردن تولید مواد را توانایی ادغام و سازماندهی سریع و آسان چندین مسیر متابولیک و چندین قطعه از DNA در ژنوم ذکر کرد و یادآور شد: توانایی انجام این کار به ویژه زمانی که میکروارگانیسم هدف یکی از یوکاریوت‌ها مانند مخمر باشد که دارای صفات چند ژنی از قبیل مقاومت به استرس است،‌ می‌تواند محققان را در رسیدن به این هدف یاری کند.

وی از اجرای تحقیقاتی در این زمینه خبر داد و گفت: با همکاری پژوهشگران دپارتمان بیوتکنولوژی دانشگاه اوساکا- ژاپن پروژه تحقیقاتی با هدف پرورش سویه و بررسی عملکرد ژنوم آن بر روی مخمرها را اجرایی کردیم.

این محقق، اساس این مطالعه را قابلیت دستکاری سریع، برنامه‌ریزی شده و در مقیاس بزرگ ژنوم دانست و یادآور شد: از آنجایی که توانایی ایجاد چندین برش کروموزومی همزمان به ما این اجازه را می‌دهد که کروموزوم دست نخورده با سایز بزرگ را به چندین کروموزوم کوچک عملکردی تبدیل کنیم؛ از این رو قادر خواهیم بود سویه مخمری با قابلیت دلخواه تولید کنیم.

کابلی‌ به روش‌های ویرایش کروموزوم اشاره کرد و ادامه داد: با قرار دادن سویه‌های حامل این قطعات کوچک کروموزومی در شرایط محیطی تنش‌زا مانند دما و PH بالا، از آنجایی که هر کدام از شرایط تنش‌زا باعث تغییر در محتوی ژنومی سویه‌ها می‌شود، بهترین سویه سازگار یافته به محیط تنش‌زا در پایان کشت جدا می‌شود.

به گفته وی، مهندسی در مقیاس کروموزوم به جای مهندسی ژنتیکی از روش‌های نوین مهندسی ژنوم است که می‌تواند از طریق قابلیت دستکاری قطعات DNA نه تنها در راستای پرورش سویه‌های جدید زیست فناوری مفید باشد، بلکه به منظور کشف عملکرد جدید ژنوم بسیار موثر عمل کند.

این محقق در عین حال با تاکید بر این‌که تکنیک‌های در دسترس مهندسی کروموزوم قادر به ویرایش چندین کروموزوم بطور همزمان نیستند، اضافه کرد: در این مطالعه به همراه دانشمندان دانشگاه اوساکای ژاپن روش نوین و خلاقانه‎ای به نام «کریسپر-پی سی اس» ابداع کردیم که از طریق آن قادر هستیم چند برش کروموزومی همزمان در مخمر ایجاد کنیم.

وی روش کریسپر-پی سی اس را ادغام تکنیکی به نام PCS با روش نوین ویرایش ژنوم یعنی «سیستم کریسپر/Cas9» توصیف کرد و گفت: PCSتکنیک کلیدی ایجاد برش در کروموزوم و مبتنی بر نوترکیب همولوگ (همتا) است؛ ولی این تکنیک بدلیل راندمان پایین نوترکیب همولوگ در PCS از نظر کارایی در ایجاد برش با محدودیت‌هایی مواجه است.

کابلی خاطرنشان کرد: ایجاد و تایید آزمایشگاهی فقط یک برش توسط تکنیک PCS به حداقل ۱۱ روز زمان نیاز دارد؛ ولی با استفاده از روش ابداعی ما قادر هستیم در مدت زمان یکسان چهار برش کروموزومی همزمان را ایجاد و تایید کنیم. افزایش راندمان در روش ابداعی بدلیل افزایش میزان فعالیت نوترکیب همولوگ در اثر شکاف دو رشته‌ای القاء شده است.

این دانش‌آموخته و محقق پسادکتری ایرانی دپارتمان بیوتکنولوژی دانشگاه اوساکا- ژاپن با تاکید بر این‌که این تحقیقات بر روی مخمر ساکارو میسس سرویزیه اجرایی شده است، اظهار کرد: اخیرا چندین تکنیک بر پایه «سیستم کریسپر/Cas9» در مخمر گزارش شده‌اند؛ ولی این تکنیک‌ها برای حذف و یا تغییر ژنتیکی در حد ژن طراحی شده‌اند. در حالی که روش ابداعی ما یک تکنولوژی مهندسی کروموزوم است و برای اولین بار گزارش می‌شود.

این محققان پیش‌بینی می‌کنند که تکنولوژی خلاقانه «کریسپر-پی سی اس» نه فقط برای پرورش سویه‌های زیست فناوری پزشکی و صنعتی با صفات مورد دلخواه کاربرد فراوانی خواهد داشت، بلکه به منظور کشف عملکرد جدیدی از ژنوم در سایر ارگانیسم‌ها نظیر پستانداران نیز ابزار بسیار قدرتمندی خواهد بود.

 منبع: ايسنا