مراجعة شاملة لمستقبل تكنولوجيا كريسبر في المحاصيل


غالبًا ما يُنظر إلى كريسبر على أنها "مقص جزيئي" يستخدم للتكاثر الدقيق لخفض الحمض النووي بحيث يمكن إزالة سمة معينة أو استبدالها أو تحريرها ، ولكن ييبينغ تشي ، أستاذ مساعد في علوم النبات وهندسة المناظر الطبيعية بجامعة ماريلاند ، يبحث أبعد من هذه التطبيقات التقليدية في أحدث منشوراته في النباتات الطبيعية . في هذه المراجعة الشاملة ، يستكشف Qi و coauthors في مختبره الحالة الحالية لـ CRISPR في المحاصيل ، وكيف يمكن للعلماء استخدام CRISPR لتعزيز أساليب التربية التقليدية بطرق غير تقليدية ، بهدف ضمان الأمن الغذائي والتغذوي العالمي وتغذية السكان المتناميين في مواجهة تغير المناخ والأمراض والآفات.

من خلال هذه الورقة الجديدة ، يبرز Qi الإنجازات الحديثة في تطبيق CRISPR على تربية المحاصيل والطرق التي تم بها دمج هذه الأدوات مع طرق التربية الأخرى لتحقيق الأهداف التي ربما لم تكن ممكنة في الماضي. إنه يهدف إلى إعطاء لمحة عما يحمله كريسبر للمستقبل ، خارج نطاق التحرير الجيني الأساسي.

يقول تشي: "عندما يفكر الناس في كريسبر ، فإنهم يفكرون في تحرير الجينوم ، لكن في الحقيقة كريسب هو في الحقيقة نظام متعدد الاستخدامات يسمح لك بالمشاركة في الكثير من الأشياء لاستهداف أو تجنيد أو الترويج لجوانب معينة موجودة بالفعل في الحمض النووي". . "يمكنك تنظيم التنشيط أو قمع جينات معينة باستخدام CRISPR ليس كأداة قطع ، ولكن بدلاً من ذلك كأداة ربط لجذب المنشطات أو المكثفات للحث على السمات".

بالإضافة إلى ذلك ، يناقش Qi احتمال تجنيد البروتينات التي يمكن أن تساعد في تصور تسلسل الحمض النووي وإمكانية تجميع السمات المرغوب فيها معًا في الجينوم. يقول تشي: "أنا أسمي هذا خلط الجينات". "تم تصميم هذا لنقل جينات السمات المهمة جدًا بالقرب من بعضها البعض لربطها جسديًا ووراثيًا بحيث تلتصق دائمًا في التهجين التقليدي ، مما يجعل من الأسهل كثيرًا اختيار المحاصيل بكل السمات التي تريدها."

هذه ليست سوى بعض الأمثلة عن الاتجاهات المستقبلية التي تأمل Qi في تطويرها ولفت المزيد من الانتباه إلى هذه الورقة. "آمل أن تفتح هذه المراجعة [في نباتات الطبيعة ] عيونًا لإظهار أن هناك الكثير الذي تقدمه كريسبر ، يتجاوز الوضع الحالي لتحرير الجينوم ، ولكن أيضًا خارج التحرير فقط لمعرفة أين يمكن أن يؤدي الحقل بالكامل إلى الأسفل الطريق."

يتضمن ذلك عملية أخذ تطبيقات كريسبر في الحيوانات والبشر وتطبيقها على المحاصيل بطرق لم يتم القيام بها من قبل. على سبيل المثال ، عززت تقنية كريسبر بالفعل الفحوصات الخاصة بالجينات والسمات في صحة الإنسان من خلال استخدام مكتبة تضم عشرات الآلاف من جزيئات الدليل المصممة خصيصًا لاستهداف مجموعات الجينات المحددة على مقياس الجينوم. يمكن استخدام هذا النظام في النباتات للكشف عن السمات التي تسهم في مقاومة الأمراض والآفات والمرونة وإنتاجية المحاصيل. يقول تشي: "هذا لا يساعد فقط في التكاثر ، ولكنه يساعد أيضًا في تصنيف عمل الجينات بسهولة أكبر". "في الغالب ، أجريت هذه الدراسات في الخلايا البشرية ، ولم تتأخر المحاصيل. أرى ذلك كجانب مستقبلي حيث يمكن لعلم النبات تسخير بعض هذه التطبيقات المختلفة ،

نشر مختبر تشى أوراق بحثية أصلية متعددة هذا العام تسلط الضوء على بعض الاختلافات في تطبيقات كريسبر في الخلايا البشرية والخلايا النباتية. في وقت سابق من هذا العام في Molecular Plant ، نشر Qi ، طالب الدراسات العليا ، والمتدربون ، والمتعاونون النتائج التي تختبر نطاق الاستهداف وخصوصية العديد من متغيرات CRISPR Cas9. سعى فريق Qi لإثبات أو دحض الادعاءات التي قيلت في البشر عن الإخلاص وخصوصية هذه الأدوات في الأرز. "لن تكون جميع الادعاءات التي قدمت للحصول على وظائف كريسبر في البشر والحيوانات صحيحة أو قابلة للتطبيق في النباتات ، لذلك نحن نبحث في ما ينجح وما يمكننا القيام به لتحسين هذه الأدوات للمحاصيل."

بحثت ورقة أخرى حديثة في BMC Biology كجزء من جهد بحثي تعاوني عن درجة الحرارة كوسيلة لتحسين كفاءة تحرير الجينوم CRISPR Cas12a في الأرز والذرة والأرابيدوبسيس ، والذي وجد أنه بحاجة إلى درجات حرارة أعلى من درجة الحرارة المحيطة لتعزيز كفاءة التحرير. يقول تشى: "يتم الحفاظ على الخلايا البشرية دائمًا عند درجة حرارة أعلى والتي قد تكون مثالية لعمل كريسبر ، لكنها ساخنة جدًا للنباتات". "علينا استكشاف كيف تلعب درجة الحرارة تلك دورًا لتطبيقات كريسبر في الأنواع الأخرى."

نشر Qi أيضًا أول كتاب مخصص بالكامل لتحرير الجينوم النباتي باستخدام أنظمة كريسبر ، يسلط الضوء على الأساليب والبروتوكولات المتطورة للعمل مع كريسبر في مجموعة متنوعة من المحاصيل.

"يجمع هذا الكتاب حقًا تطبيقات محددة للعديد من أنظمة النباتات المختلفة ، مثل الأرز والذرة وفول الصويا والطماطم والبطاطس والخس والجزر - سمها ما شئت - حتى يجد الأشخاص الذين يعملون في مصنعهم الذي يهمهم بعضًا الفصول وثيقة الصلة بالموضوع. تم تصميمها كدفتر بروتوكول للاستخدام في المختبر ، بحيث يكون أي شخص جديد في الحقل قادراً على معرفة كيفية العمل مع كريسبر في مصنعهم الخاص. " تم الاتصال بـ Qi بواسطة الناشر في المملكة المتحدة ، Humana Press ، لإنتاج الكتاب وتحريره. تم إصداره في وقت سابق من هذا العام كجزء من سلسلة كتاب أساليب في البيولوجيا الجزيئية ، وهي سلسلة بارزة ومحترمة في هذا المجال.

يقول تشي: "كيف أطعم العالم على الطريق - هذا ما يحفزني كل يوم على القدوم إلى العمل". "سيكون لدينا 10 مليارات شخص بحلول عام 2050 ، وكيف يمكننا الحفاظ على تحسين المحاصيل لإطعام المزيد من الناس بشكل مستدام مع تغير المناخ والأراضي أقل؟ أعتقد حقًا أن التكنولوجيا يجب أن تلعب دورًا كبيرًا في ذلك".

شارك المقالة عبر:

اترك تعليقا:

اعلانك هنا