تخيل القدرة على علاج أي مرض وراثي ، والوقاية بكتيريا من عند مقاومة المضادات الحيوية، يغير البعوض حتى لا يمكنهم نقل الملاريا، أو منع السرطان ، أو زرع أعضاء الحيوانات بنجاح في الناس دون رفض. إن الآلية الجزيئية لتحقيق هذه الأهداف ليست مادة لرواية خيال علمي تدور أحداثها في المستقبل البعيد. هذه هي الأهداف التي يمكن تحقيقها بفضل عائلة من تسلسل الحمض النووي دعا كريسبر.
CRISPR (يُنطق "crisper") هو اختصار التكرارات القصيرة المتداخلة المنتظمة بشكل منتظم ، وهي مجموعة من تم العثور على تسلسل الحمض النووي في البكتيريا التي تعمل كنظام دفاع ضد الفيروسات التي يمكن أن تصيب البكتيريا. CRISPRs هي شفرة وراثية يتم تفكيكها بواسطة "فواصل" من تسلسلات من الفيروسات التي هاجمت البكتيريا. إذا واجهت البكتيريا الفيروس مرة أخرى ، يعمل CRISPR كنوع من بنك الذاكرة ، مما يسهل الدفاع عن الخلية.
تم اكتشاف تكرار الحمض النووي العنقودي بشكل مستقل في الثمانينيات والتسعينيات من قبل الباحثين في اليابان وهولندا وإسبانيا. تم اقتراح الاختصار CRISPR من قبل فرانسيسكو Mojica و Ruud Jansen في عام 2001 للحد من الارتباك الناجم عن استخدام الاختصارات المختلفة من قبل فرق البحث المختلفة في الأدبيات العلمية. افترض موخيكا أن كريسبر هي شكل من أشكال البكتيريا
المناعة المكتسبة. في عام 2007 ، تحقق فريق بقيادة فيليب هورفاث من الناحية التجريبية. لم يمض وقت طويل قبل أن يجد العلماء طريقة للتلاعب واستخدام كريسبر في المختبر. في عام 2013 ، أصبح معمل Zhang أول من نشر طريقة هندسة CRISPRs لاستخدامها في تحرير الجينوم البشري والفأر.بشكل أساسي ، يمنح CRISPR الذي يحدث بشكل طبيعي قدرة للبحث عن الخلايا وتدميرها. في البكتيريا ، يعمل CRISPR من خلال نسخ سلاسل الفاصل التي تحدد الحمض النووي للفيروس المستهدف. ثم يرتبط أحد الإنزيمات التي تنتجها الخلية (على سبيل المثال ، Cas9) بالحمض النووي المستهدف ويقطعه ، ويوقف عمل الجين المستهدف ويعطل الفيروس.
في المختبر ، يقوم Cas9 أو إنزيم آخر بقطع الحمض النووي ، بينما يخبره كريسبر بمكان القص. بدلاً من استخدام التوقيعات الفيروسية ، يقوم الباحثون بتخصيص فواصل CRISPR للبحث عن جينات ذات أهمية. قام العلماء بتعديل Cas9 وبروتينات أخرى ، مثل Cpf1 ، بحيث يمكنهم إما قطع الجين أو تنشيطه. إن إيقاف تشغيل الجين وتشغيله يسهل على العلماء دراسة وظيفة الجين. قطع تسلسل الحمض النووي يجعل من السهل استبداله بتسلسل مختلف.
CRISPR ليست أول أداة لتحرير الجينات في صندوق أدوات عالم الأحياء الجزيئي. تشمل التقنيات الأخرى لتحرير الجين نوكلياز إصبع الزنك (ZFN) ، نوكليازات المستجيب مثل المنشط (TALENs) ، والإفرازات الضخمة المهندسة من العناصر الوراثية المتنقلة. CRISPR هي تقنية متعددة الاستخدامات لأنها فعالة من حيث التكلفة ، وتسمح بمجموعة كبيرة من الأهداف ، ويمكن أن تستهدف مواقع لا يمكن الوصول إليها من خلال تقنيات أخرى معينة. ولكن ، السبب الرئيسي في أنها صفقة كبيرة هو أنه من السهل جدًا تصميمها واستخدامها. كل ما هو مطلوب هو 20 موقعًا مستهدفًا للنيوكليوتيدات ، والذي يمكن صنعه عن طريق بناء دليل. الآلية والتقنيات سهلة الفهم والاستعمال لأنها أصبحت قياسية في مناهج علم الأحياء الجامعية.
يستخدم الباحثون كريسبر لعمل نماذج من الخلايا والحيوانات لتحديد الجينات التي تسبب المرض ، وتطوير العلاجات الجينية ، وهندسة الكائنات الحية للحصول على سمات مرغوبة.
من الواضح أن كريسبر وتقنيات تحرير الجينوم الأخرى مثيرة للجدل. في يناير 2017 ، اقترحت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية إرشادات توجيهية لتغطية استخدام هذه التقنيات. تعمل الحكومات الأخرى أيضًا على اللوائح لتحقيق التوازن بين الفوائد والمخاطر.