برای انجام ویرایش ژنوم الزم است که قبل از ویرایش، محل ویرایش ژنوم دقیقا مشخص شود. اخیرا پیشرفتهای عمدهای در ویرایش ژنوم با توسعه روش TALENs و CRISPR-Cas9 به وجود آمده است این فنآوری به سرعت و سهولت اجرا میشود و به وجود آمدن موجودات جهش یافته و تراریخته منجر شده است. در استفاده موثر از روش TALENs و CRISPR-Cas9 یک قسمت از ژنوم را انتخاب کرده و آن را با توجه به ژنوم مورد نظر طراحی میکنند و ژن مورد نظر را هدف قرار میدهند.
روش TALENs برای ویرایش ژنوم
این تکنولوژی است که تنها به تولید ژنوم ویرایش شده در خوک محدود شده بود. برای ایجاد خوکهایی با عضله مضاعف نیاز به ایجاد جهش در ژن میوستاتین است که با استفاده از تکنولوژی ویرایش ژن که تالن خوانده میشود استفاده میشود. در این بررسیها تزریق سلول تخم با استفاده از mRNA تالن میتوانند همچنین باعث تولید ژن ویرایش شده در گاو و گوسفند شود. در هر دو گونه گاو و گوسفند ژن میوستاتین را هدف قرار دادند با استفاده از تالن که یک نوکلئاز موثر برای ایجاد جهش در ناحیه 3′ UTR ژن میوستاتین میباشد و میتوان از آن برای ویرایش ژن در گوسفند استفاده کرد.
روشZFNs برای ویرایش ژنوم
ZFN ها (Zinc Finger Nucleases) قادر هستند توالی منحصر به فردی در کمپلکس ژنوم هدف قرار دهند. با بهرهگیری از دستگاههای اصالح DNA اندوژنوس، این مواد میتواند برای اصالح دقیق ژنوم موجودات مورد استفاده قرار گیرند. پس cas9 و پروتئینهای تالنها، ZFN ها در حال تبدیل شدن به یک ابزار برجسته در زمینه ویرایش ژنوم میباشند. ZFN ها برای دستکاری ژنوم بیساری از گیاهان و حیوانات مفید میباشند و برای انواع مختلفی از سلولهای پستانداران هم مفید میباشند. از ZFN ها برای مدل موش هموفیلی و برای درمان بیماری HIV/AID استفاده کردند و همچنین برای ایجاد یک نسل جدید از مدلهای بیماری ژنتیکی که مدلهای بیماری انسانی ایزوژنیک خوانده میشود، استفاده میشود.
معایب و مضرات ویرایش ژنوم در حیوانات با روش ZFN
استفاده از مهندسی ZFN ها برای اصالح کردن جایگاه ژنومی خاص میباشد، اما سریعا نشان دادند که یک نوید بزرگ برای تبدیل شدن به یک تحقیق قابل اطمینان و ابزار درمانی است، اما محدودیتهای وجود دارد از جمله در طراحی ZFN ها نیاز به تخصص فنی زیادی میباشد و برای هر منطقه هدف از ژنوم نیاز است دو یا تعداد بیشتری ZFN ها تست شود و همچنین به قیمت فوقالعاده باالی آنها اشاره کرد. از جمله محدودیتهای تالن، برای دوباره هدف قرار دادن توالی جدید DNA نیاز به ساختن تالن جدید ژن است، بنابراین برای ساختن جفت جدید تالن زمان زیادی الزم است.
استفاده از نوکلئازهای جایگاههای خاص برای اهداف درمانی نشان دهنده تغییر نمونه در ژن درمانی می باشد. بر خالف روشهای معمولی که به طور موقت به عالئم بیماری رسیدگی میکنند و یا به طور تصادفی فاکتورهای درمانی در ژنوم میباشند.ZFNs و TALENs قادر به اصالح عامل بیماریها هستند، بنابراین با اصالح دقیق ژنوم عالئم بیماریها را از بین میبرند.
روش CRISPR –Cas9 برای ویرایش ژنوم
Cas9 یک نوکلئاز هست که به واسطه RNA های کوچک 20 نوکلئوتیدی هدایت شده و جایگاه ژنی خاصی از DNA هدف قرار میدهند. Cas9 یک سیستم بیسار خاص و کار آمد میباشد که با دقت باالی برای ویرایش ژنوم انواع سلولهای مختلف موجودات زنده طراحی شده است. این نوکلئاز با استفاده از RNA برای برش عاملهای ژنتیکی هدایت شده است، Cas9 میتوانند به راحتی توالی DNA جدید را هدف قرار دهد و به سادگی با خرید یک جفت الیگوهای 20 نوکلئوتیدی رمزگذاری میشوند و در توالی هدایت میشود.
