ویرایش هدف‌دار ژنوم با میانجی‌گری نوکلئازهای مهندسی شده؛ رویکردی نو در ژن درمانی

زمینه و هدف: مهندسی هدف‌دار ژنوم(genome targeting engineering)، یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های مهندسی ژنتیک در هزاره‌ی سوم است. اساس این فرایند در عملکرد اندونوکلئازهای مهندسی‌شده نهفته‌است.این ابزارها از طریق ایجاد برش‌های دو رشته‌ای در یک ناحیه‌ی شناخته-شده از ژنوم و به‌دنبال آن ترمیم این برش‌ها توسط سازوکارهای نوترکیبی هومولوگ (Homologous Recombination) یا اتصال انتهاهای غیرهومولوگ (Non-Homologous End Joining)، می‌توان تغییرات ژنتیکی مورد نظر را ایجادکرد.اندونوکلئاز‌های ویرایش‌کننده‌ی ژنوم، از توانایی بالایی در راستای فهم عملکرد ژن و کاربردهای ژن درمانی برخوردارند. مگانوکلئازها (Meganucleases)، اولین رده از این ابزارهایند که به‌طور طبیعی در همه‌ی قلمروهای حیات یافته شده و نقش مهمی را در مهندسی هدف‌دار ژنوم ایفاء کرده‌اند. دومین رده، نوکلئازهای انگشت روی [Zinc Finger Nucleases (ZFNs)] هستند که از یک سری قلمرو‌ انگشت روی شناسایی کننده‌ی DNA ی ادغام شده با قلمرو کاتالیتیک آنزیم FokI ساخته شده‌اند. رده‌ی دیگر نوکلئازهای افکتور شبه‌ فعال‌کننده‌ی رونویسی [Transcription Activated-Like Effector Nucleases (TALENs)] می‌باشند که قلمرو‌های شناسایی کننده‌ی DNA از باکتری بیماری‌زای گیاهی از جنس گزانتوموناس (Xnathomonas) مشتق شده-اند و مانند رده‌ی دوم با قلمرو کاتالیتیک FokI ادغام می‌شوند. آخرین رده اندونوکلئازهای مهندسی‌شده، برگرفته از سیستم ایمنی اکتسابی باکتریایی است کهClustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/ CRISPR-associated (CRISPR/ Cas)] نامیده‌ می-شوند. در این سیستم اندونوکلئاز Cas9 توسط یک RNA راهنما که با DNA هدف جفت می‌شود به توالی موردنظر فراخوانده‌شده و سپس DNA توسط زیرواحدهای آنزیم برش می‌خورد. در این مقاله‌، با استفاده از تجربیات شخصی و بهره‌گیری از ده‌ها منبع معتبر و روزآمد، ویژگی‌های چهار رده‌ی اندونوکلئاز مطرح شده در بالا، و پیشرفت‌های انجام‌گرفته برای افزایش کارایی و ویژگی آن‌ها در پژوهش‌های پایه‌ای و کاربردی مورد بررسی و بحث قرار گرفته است.