تحرير الجينات بتقنية CRISPR-Cas9: البحث والقطع والإصلاح
الأحياءالتقانة الحيوية17–18 سنة
استخدمها مع صفّك: يفتحها الطلاب من رابط أو رمز QR دون الحاجة إلى حساب.
التالي في التقانة الحيوية
نموذج لتحرير الجينات مرسوم كما في الكتاب المدرسي. حمّل في Cas9 واحدًا من أربعة جزيئات RNA مرشد وشاهده يبحث في DNA متخيَّل: لا يفتح Cas9 جزيء DNA إلا بجوار تسلسل PAM، ويقطع السلسلتين حيث يقترن RNA المرشد اقترانًا كاملًا. اختبر كل RNA مرشد في 100 خلية لتكشف القطع خارج الهدف. ثم تابع كيف تصلح الخلية القطع: يصل مسار NHEJ الطرفين وكثيرًا ما يعطّل الجين بإزاحة إطار القراءة، أما مسار HDR فينسخ قالب إصلاح ويستطيع تصحيح قاعدة خاطئة. ويتناول تبويب ثالث التطبيقات والأخلاقيات: علاج فقر الدم المنجلي المعتمد عام 2023، والمحاصيل المحرَّرة، ونماذج البحث، والتحرير الجسدي مقابل تحرير الخط الجنسي، والطفلتين المحرَّرتين عام 2018.
الدرس: تحرير الجينات بتقنية CRISPR-Cas9: RNA المرشد وتسلسل PAM وقطع السلسلتين والإصلاح بمساري NHEJ وHDR وتعطيل الجينات والتطبيقات والأخلاقيات
ماذا تعرض
تتيح تقنية CRISPR-Cas9 قطع DNA في موضع واحد مختار. يحمل RNA المرشد تسلسلًا يقترن بـ DNA الهدف، ولا يقطع Cas9 السلسلتين إلا حيث يقع الهدف بجوار تسلسل قصير يسمى PAM. ثم تصلح الخلية القطع. فوصل الطرفين مباشرة (NHEJ) كثيرًا ما يضيف بضع قواعد أو يحذفها فيتعطل الجين، ونسخ قالب مقدَّم (HDR) يمكنه إدخال تصحيح. يستخدم النموذج DNA متخيَّلًا مرسومًا بمكعبات ملونة، وRNA مرشدًا من 10 قواعد بدل نحو 20، ونسبًا توضيحية للقطع والإصلاح.
طريقة الاستخدام
في «1. البحث والقطع» اختر «RNA المرشد في Cas9» واضغط «ابدأ» لترى Cas9 يفحص كل موقع PAM، والمس موقعًا لتكبيره. يسجّل زر «اختبر في 100 خلية» القطع في الجين X والجين Y. في «2. الإصلاح» اختر «الجين في الخلايا»، وفعّل «أضف قالب إصلاح» إن شئت، ثم اضغط «ابدأ» لخلية واحدة أو «أصلح 100 خلية». في «3. التطبيقات والأخلاقيات» اختر «الخلايا المحرَّرة» و«المثال».
المعاملات القابلة للتغيير
- العرض 1. البحث والقطع, 2. الإصلاح, 3. التطبيقات والأخلاقيات
- RNA المرشد في Cas9 المرشد A, المرشد B, المرشد C, المرشد D
- الجين في الخلايا جين سليم, جين معيب (تغيّرت قاعدة واحدة)
- أضف قالب إصلاح
- الخلايا المحرَّرة خلايا الجسم (جسدية), جنين (خط جنسي)
- المثال علاج فقر الدم المنجلي (2023), محاصيل محرَّرة, نماذج بحثية, طفلتان محرَّرتان (2018)
أسئلة للاستكشاف
- يقترن RNA المرشد B اقترانًا تامًا بجزء من الجين X، لكن Cas9 لا يقطع هناك أبدًا. ما الذي ينقص بجوار هذا الجزء؟
- لماذا يعطّل فقدُ قاعدة واحدة عند القطع الجينَ عادةً، بينما لا يعطّله فقدُ ثلاث قواعد في كثير من الأحيان؟
- لماذا ينتقل تعديل أُجري في جنين إلى الأجيال اللاحقة، ولا ينتقل تعديل أُجري في الخلايا الجذعية للدم؟
