في السنوات الأخيرة، حقق المجتمع العلمي خطوات كبيرة في مجال تحرير الجينات، وخاصة من خلال تطوير أنظمة CRISPR (التكرارات القصيرة المتناوبة المنتظمة المتجمعة). في عام 2020، جائزة نوبل في الكيمياء حصل العلماء على هذه الجائزة لاكتشافهم نظام CRISPR-Cas9، وهي تقنية ثورية لتحرير الجينوم أدت إلى تقدم العلاجات القائمة على الحمض النووي. بعد ذلك، ظهر نظام CRISPR-Cas13 كأداة محتملة لتحديد الأخطاء في تسلسلات الحمض النووي الريبي وتصحيحها. CRISPR-Cas13 هي تقنية جديدة تم تصميمها خصيصًا للكشف عن الفيروسات والعلاجات المستهدفة للحمض النووي الريبي. يستهدف نظام CRISPR RNA (CrRNA) تسلسلات RNA محددة وغير محددة، وCas13 هو بروتين مؤثر يخضع لتغييرات تكوينية ويشق الحمض النووي الريبي المستهدف. يحمل نظام استهداف الحمض النووي الريبي هذا وعدًا هائلاً للعلاجات ويقدم أداة ثورية في مجال علم الأحياء الجزيئي.
الآن، في مقال نُشر مؤخرًا دراسة بحثية في التصميم الحيويفي دراسة أجراها فريق من الباحثين بقيادة البروفيسور يوان ياو من مركز الابتكار العلمي والتكنولوجي العالمي بجامعة تشجيانغ في هانغتشو، أوضح أحدث اتجاهات البحث في CRISPR-Cas13 في العلاجات المستهدفة للحمض النووي الريبي. وفي حديثه عن هذه الورقة البحثية، التي نُشرت عبر الإنترنت في 6 سبتمبر 2024، في المجلد 6 من المجلة، يقول البروفيسور ياو: "من خلال التركيز على الحمض النووي الريبي - الوسيط بين الحمض النووي والبروتينات - يسمح CRISPR-Cas13 للعلماء بالتلاعب مؤقتًا بالتعبير الجيني دون التسبب في تغييرات دائمة في الجينوم. هذه المرونة تجعلها خيارًا أكثر أمانًا في السيناريوهات التي يكون فيها استقرار الجينوم أمرًا بالغ الأهمية".
يلعب الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين دورًا محوريًا في نقل المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى آلات تصنيع البروتين، كما ينظم التعبير الجيني ويشارك في العديد من العمليات الخلوية. يمكن أن تؤدي العيوب في ربط الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين أو الطفرات إلى مجموعة واسعة من الأمراض، بدءًا من الاضطرابات الأيضية إلى السرطان. تحدث الطفرة النقطية عندما يتم إدخال أو حذف أو تغيير نوكليوتيد واحد عن طريق الخطأ. يلعب CRISPR-Cas13 دورًا في تحديد هذه الطفرات وتصحيحها من خلال استخدام آليات REPAIR (تحرير الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين لاستبدال A إلى I القابل للبرمجة) وRESCUE (تحرير الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين لتبادل محدد بين C وU). لشرح تطبيقات محرري الجينات المستندين إلى Cas13، ويضيف البروفيسور ياو: "يمكن استخدام محرر mxABE، على سبيل المثال، لتصحيح طفرة غير منطقية مرتبطة بضمور العضلات دوشين والتي يمكن تصحيحها باستخدام mxABE. وقد أثبت هذا النهج كفاءة عالية في التحرير، حيث أعاد التعبير عن الديستروفين إلى مستويات أعلى من 50% من تلك الموجودة في النوع البري".
يمكن لـ CRISPR-Cas13 تصحيح أحداث الربط غير العادية. Demethylase هو إنزيم يلعب دورًا حاسمًا في التعديل بعد النسخ (PTM)، وهي العملية التي تحدث بعد النسخ وتسبق إنتاج البروتين. إن الاستفادة من المعرفة حول أحداث الربط، وفهم دور demethylases بمساعدة CRISPR-Cas13 يمكن أن يساعد العلماء في تطوير علاجات مستهدفة وشخصية. وبالمثل، يمكن تطبيق آلية CRISPR-Cas13 لتغيير أو زيادة أو تقليل الترجمة. يقول البروفيسور ياو: "إن أحد أهم التطورات الحديثة في مجال CRISPR-Cas13 هو دمج الذكاء الاصطناعي لتعزيز دقته وكفاءته"..
يعتمد نجاح أدوات CRISPR المستهدفة للحمض النووي الريبي على عوامل متعددة، بما في ذلك تسلسل الحمض النووي الريبي الموجه، وإمكانية الوصول إلى الحمض النووي الريبي المستهدف، والبنية الثانوية لجزيء الحمض النووي الريبي. يتمتع نظام CRISPR-Cas13 بتطبيقات سريرية واسعة النطاق، مثل تشخيص فيروسات الحمض النووي الريبي، وتصوير الحمض النووي الريبي، وتحرير قاعدة الحمض النووي الريبي، وتحرير جينوم الحمض النووي الريبي، والتدخلات العلاجية. يعد عدم وصول CRISPR-Cas13 إلى الهدف والحجم الكبير لآلية التوصيل من بين العقبات السريرية التي تبطئ تنفيذها السريري. لكن الجمع بين التقنيات الجزيئية والذكاء الاصطناعي يمكن أن يحسن الكفاءة. تتمتع خوارزميات الذكاء الاصطناعي بالقدرة على التنبؤ بنتائج توصيل CRISPR-Cas13 وتحسينها.
وعلاوة على ذلك، من المرجح أن تستمر أنظمة CRISPR-Cas13 في التطور السريع. ومع قيام الباحثين بتحسين التكنولوجيا، هناك إمكانية لاستخدامها في مجموعة أوسع من التطبيقات العلاجية، من العلاجات المضادة للفيروسات - مثل استهداف فيروس SARS-CoV-2 - إلى أساليب الطب الشخصي للأمراض الوراثية.
وأخيرا، لا شك أن ظهور تقنية كريسبر-كاس13 أحدث ثورة في مجال تحرير الحمض النووي الريبي، حيث قدمت أداة قوية لمعالجة بعض الأمراض الأكثر تحديا في عصرنا. ونأمل أن تمهد تقنية كريسبر-كاس13 الطريق لعصر جديد من العلاجات المستهدفة للحمض النووي الريبي، وذلك بفضل التحسينات المستمرة في التحديد والتوصيل وتكامل الذكاء الاصطناعي.
