SMiLE-seq : تکنیک جدیدی که باعث تسریع در پیشرفت ژنتیک می شود

 

دانشمندان در EPFL تکنیکی را توسعه داده‌اند که می تواند معادله‌های بازی ژنتیک را توسط کاراکتریزه کردن پروتئین‌های متصل به DNA به شکلی سریع‌تر،دقیق‌تر و کارآمدتر تغییر دهند

در ادامه همراه بیونت باشید

ژن‌ها، کدهای DNA را برای تولید پروتئین‌ها توسط یک سلول نگه می‌دارند.برای شروع این فرایند،ژن‌ها ابتدا باید از فرم DNA به فرم RNA رونویسی شوند که این کار نیازمند خانواده بزرگی از پروتئین‌های متصل به DNA به نام فاکتورهای رونویسی است که اهمیت بسیار بالایی در بیان ژن دارند و امروزه بسیار موردتوجه بیولوژیست ها هستند.به هر حال علیرغم تلاش‌های زیادی که انجام‌شده است  به خاطر تعداد مطلق آن‌ها،توانایی آن‌ها در تشکیل جفت‌های متفاوت و سختی‌های فنی در مطالعه خصوصیات آن‌ها در آزمایشگاه چیز زیادی در مورد بسیاری از این فاکتورهای رونویسی نمی‌دانیم

اکنون، دانشمندان EPFL یک تکنیک بر اساس میکروفلویدیک را توسعه داده‌اند که می‌تواند با کمترین نیاز به مواد اولیه به شکل چشمگیری این فرایند را تسریع کندو همچنین می‌توان این موضوع را به مولکول‌های دیگر و تحقیقات دیگر هم بسط داد مثل آنالیز اثرات متقابل RNA و پروتئین که در Nature Methods چاپ شده است.

محققان از این تکنیک برای تعیین کردن خصوصیات ۶۰ فاکتور رونویسی چسبنده به RNA  شامل ۹ مورد جدید استفاده کرده‌اند.

فاکتورهای رونویسی

پستانداران ازجمله انسان بین ۱۳۰۰ تا ۲۰۰۰ فاکتور رونویسی دارند که تعداد زیادی از آن‌ها به شکل هترودایمر باهم ترکیب‌شده‌اند تا ژن‌ها را محصور کرده و رونویسی آن‌ها به RNA را القا کند.یک نوع فاکتور رونویسی می‌تواند با یک نوع متفاوت دیگر جفت شود که این موضوع به نوع سلول ارتباط دارد که در چه سلولی فعال هستند و تعداد ترکیبات محتمل این فاکتورها می‌تواند بسیار بالا باشد.

اما اینکه تنها خصوصیات فاکتورهای رونویسی یا اینکه کدامشان باهم جفت می‌شوند را بدانیم کافی نیست بلکه ما باید ویژگی‌های سبب اتصال آن‌ها به DNA  مثل گرایش به DNA و اختصاصیت برای DNA را بشناسیم که این موضوع شامل هترودایمرها هم می‌شود.

این کلیدی است برای پیشرفت به شرطی که در آینده فاکتورهای رونویسی را برای کاربردهای بیوتکنولوژی و دارویی استخراج‌کنیم اما انجام این کار به شکل تجربی بسیار سخت است چون ساخت فاکتورهای رونویسی نسبتاً سخت است.

به‌طور خلاصه،پروفایل بندی فاکتورهای رونویسی کار بسیار پیچیده و سختی است.تعداد زیادی پایگاه داده خصوصیات اتصال به DNA را  لیست کرده‌اند اما در کل تنها حدود ۵۰۰ فاکتور رونویسی را پوشش داده‌اند و هنوز کسر زیادی از هترودایمرها که بین ۳۰۰۰ تا ۲۵۰۰۰ تخمین داده‌شده‌اند ناشناخته مانده‌اند و پیشرفت در این زمینه کند است و پروفایل‌های موجود در این پایگاه‌های داده هم فقط ارزش متوسطی در پیش‌بینی ژن‌های هدف این فاکتورهای رونویسی دارند.

رویکرد میکرو فلویدیک:

آزمایشگاه Bart deplancke در انستیتوی بیوتکنولوژی EPFL،تکنیک جدیدی را به نام SMiLE-seq اختراع کرده‌اند که می‌تواند به شکل چشمگیری سرعت این فرایند را بالا ببرد درحالی‌که فقط به مقدار بسیار کوچکی از فاکتورهای رونویسی نیاز دارد.در این تکنیک از میکروفلویدیک استفاده می‌کنند که علم کنترل مقادیر کوچک مایعات در فضاهای کوچک مساوی است.میکروفلویدیک به‌سرعت به جایگاه شایسته‌ای در EPFL رسید و تعداد زیادی از زمینه‌های متفاوت و منظم را گرد هم آورد.

SMiLE-seq توسط به هم چسباندن مقادیر کوچکی از فاکتورهای رونویسی در دستگاه میکرو فلویدیک کار می‌کند که این دستگاه شامل یک چیپ با کانال‌های در ابعاد میکرومتر است که اجازه عبور مایعات را می‌دهد و هنگامی‌که فاکتورهای رونویسی به سطح چیپ متصل می‌شوند،مقادیر زیادی از سکانس‌های DNA تصادفی به چیپ پمپ می‌شوند و روی آن‌ها جاری می‌شوند و این موضوع به فاکتورهای رونویسی اجازه می‌دهد که سکانس DNA مناسب خود را تشخیص بدهند سپس کمپلکس فاکتور رونویسی و DNA به شکل فیزیکی توسط دستگاه به دام افتاده و مواردی که به DNA متصل نشده‌اند به‌راحتی شسته شده و از دستگاه خارج می‌شوند.

سپس DNA ترکیب‌شده از دستگاه خارج می‌شود و برای تعیین سکانس به‌منظور فهمیدن اینکه کدام قسمت آن توسط فاکتور رونویسی اشغال‌شده است، آماده می‌شود.اطلاعات به‌دست‌آمده به نرم‌افزارهای خاصی داده می‌شود که به محققین اجازه می‌دهند بر روی خصوصیات اتصالی DNA مربوط به فاکتورهای رونویسی یا هترودایمرها کار کنند پس این کار کمک می‌کند تا پروفایل داخل بدن فاکتورهای رونویسی بهتر پیش‌بینی شود.

استفاده از روش میکروفلویدیک در SMiLE-seq سه مزیت عمده دارد:

۱. سبب کاهش در مقدار موردنیاز فاکتورهای رونویسی برای انجام مطالعه شد به‌گونه‌ای که تنها در حد پیکوگرم به آن‌ها نیاز است.

۲. فرایند را به شکل چشمگیری تسریع کرد و کار چندروزه را می‌توان یک‌ساعته انجام داد

SMiLE-seq .3 توسط هیچ‌کدام از موارد طول سکانس DNAی هدف یا گرایش پروتئین و DNA به هم محدود نمی‌شود.

تیم دپلانک از تکنیک SMiLE-seq در ۶۷ مورد فاکتورهای رونویسی انسان، موش و مگس سرکه استفاده کردند و موارد زیادی را که قبلاً مطالعه نشده بودند را با موفقیت آنالیز کردند.در آینده این تکنیک را برای مولکول‌های دیگر مثل RNA هم استفاده می‌کنند زیرا تطبیق‌پذیری بالایی دارد.

تیم دپلانک این روش را به نام خودشان ثبت کرده اند و کارهایی را برای تبدیل کردن ایده SMiLE-seq به یک ایده تجاری جهانی شروع کرده اند

 

در صورت تمایل می‌توانید مقاله کامل این مطلب را به زبان انگلیسی از لینک منبع مشاهده نمایید، اگر مقاله رایگان نبود از بخش دانلود رایگان مقالات، مقاله کامل را به صورت PDF دریافت کنید.

منبع: Nature Methods

  • نویسنده : پویا مجیدی
  • تاریخ انتشار : ۲۸-۱۰-۹۵