کریسپر

تناوب‌هایِ کوتاهِ پالیندرومِ فاصله‌دارِ منظمِ خوشه‌ای (به انگلیسی: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) یا به اختصار کریسپر (به انگلیسی: CRISPR) بخشی از دی‌ان‌ای پروکاریوت هستند که حاوی توالی‌های خوشه‌ای منظم تكراری كوتاه پالیندرومی هستند.

شمای کریسپر/کَس 9

این توالی‌ها اگرچه بخشی از ژنوم باكتری هستند ولی در واقع قسمتی از ژنوم ویروس‌های باكتریخوار (باكتریوفاژها) بوده‌اند كه باكتری آنها را در ژنوم خود ذخیره كرده است و در صورت مواجهه مجدد با همان باكتروفاژ، از آن به عنوان ابزاری برای شناسایی مجدد آن باكتروفاژ استفاده می‌كند. در عمل، آن باكتری با رونویسی از این قطعه‌ی DNAی خاص، یك توالی پالیندرومی از جنس RNA ایجاد می‌كند (موسوم به RNAی راهنما یا الگو) كه می‌تواند توالی مكمل خود را در ژنوم ویروس باكتروفاژ (كه وارد باكتری شده است)، شناسایی كرده و به آن متصل شود. اما این پایان كار نیست. بخش دیگری از این سیستم دفاع باكتریایی، یك پروتئین متصل به كریسپر (CRISPR-associated Protein یا به اختصار Cas) است. این پروتئین، نوعی آنزیم برش‌دهنده‌ی DNA است كه به RNAی راهنمای كریسپر متصل بوده و پس از اتصال آن RNA به DNA ویروسی، آن DNA ویروسی را برش زده و در نتیجه، ویروس باكتری‌خوار را غیرفعال می‌كند.

به زبان ساده تر، کریسپر به خانواده‌ای از توالی DNA در ژنوم موجودات پروکاریوت مثل باکتری و آرکی‌باکترها اطلاق می‌شود. این سکانس‌ها از تکه‌های DNA از باکتری‌خوارها مشتق می‌شوند که قبلا پروکاریوت را آلوده کرده بودند. توالی کریسپر به طور معمول برای شناسایی و تخریب DNA از باکتری‌خوارهای مشابه در هنگام آلودگی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آنجایی که این توالی‌ها نقش مهمی در سیستم دفاعی ضد ویروسی در پروکاریوت‌ها ایفا می‌کنند، یک ایمنی اکتسابی نصیب این فرم از موجودات می‌شود.

این فناوری کریسپر به دانشمندان اجازه می‌دهد تا با روشی مشابه، و با تغییر RNAی الگو (مثلاً یك ژن مورد نظر برای تغییریافتن، مثل ژن بیماری‌های ژنتیكی)، و استفاده از یك پروتئین متصل به كریسپر كامل‌تر موسوم به Cas9 بتوانند تغییراتی در دی‌ان‌ای سلول‌های مورد نظر اعمال کنند.

CRISPR Cas 9

کریسپر کاسپاز ۹ (CRISPR-associated protein 9) که به اختصار Cas9 هم در متون از آن یاد می‌شود، به آنزیمی گفته می‌شود که با بهره‌برداری از توالی کریسپر به عنوان یک راهنما تلاش می‌کند تا بخش مشخصی از رشته‌های DNA را شناسایی کرده و سپس تجزیه کند. اگر توالی کریسپر، به مکمل خود در رشته‌ی DNA وصل شود، رشته توسط آنزیم Cas9 به احتمال زیاد تجزیه خواهد شد. آنزیم‌های Cas9 و توالی‌های کریسپر با یکدیگر به اسم کریسپر-کاسپاز ۹ شناخته می‌شوند؛ تکنولوژی کاملا پیشرفته‌ای که می‌توان برای ویرایش ژن‌های درون ارگانیسم از آن بهره برد.

تکنیک کریسپر تنها معطوف به انسان‌ها نیست و از این فناوری جهت اصلاح ژنتیک گیاهان و حیوانات هم استفاده می‌شود.