همه جاده ها به ویرایش ژنوم منتهی می شوند

adminفوریه 13, 2024

35 خواندن این مطلب 6 دقیقه زمان میبرد

همه جاده ها به ویرایش ژنوم منتهی می شوند

اسهوندرا پروت میلریک بیوشیمیدان در بیمارستان تحقیقاتی کودکان سنت جود، در اولین سال تحصیلات تکمیلی خود در دانشگاه تگزاس، جنوب غربی، تماس خود را پیدا کرد. در سال 2003، در خلال صحبت های علمی دانشکده، با هیجان چگونگی را تماشا کرد متیو پورتئوساکنون یک بیوشیمیست در دانشگاه استنفورد، تحقیقات خود را به او ارائه کرد نوکلئازهای انگشت روی (ZFN) به عنوان ابزاری برای القای ترمیم شکست دو رشته ای برای ویرایش ژن، با کاربردهای احتمالی برای ژن درمانی در اختلالات خونی ژنتیکی.¹ پرویت میلر که بعداً در مقطع کارشناسی به کارکنان پورتئوس پیوست، گفت: «من عاشق آن شدم. “من فکر کردم، “وای، قدرت این فناوری – این که بتوانیم وارد عمل شویم و تغییرات دقیقی انجام دهیم – جهان را تغییر خواهد داد!” ما می توانیم کم خونی داسی شکل را درمان کنیم.

من هنوز 20 سال بعد موفقیت آزمایشگاهم را عمدتاً به فرهنگی که او در آزمایشگاه ایجاد کرد نسبت می دهم.
– متیو پورتوز، دانشگاه استنفورد

ZFN بودند یکی از اولین سازها برای تعمیر هدفمند ژن، اما مهندسی آنها برای برش در یک مکان دقیق در ژنوم مشکل بوده است.² Pruett-Miller به دنبال یک راه حل مهندسی پروتئین برای وادار کردن ZFN به برش در یک مکان خاص و در نهایت طراحی شد. یک جفت ZFN برای کاهش پروتئین فلورسنت سبز (GFP).³ پرویت میلر گفت: «الان واقعاً غم انگیز به نظر می رسد، اما واقعاً سخت بود و انجام آن زمان زیادی طول کشید.

این در دوران قبل از CRISPR بود و تنها تعداد انگشت شماری از شرکت ها و آزمایشگاه های دانشگاهی با هسته های مهندسی شده برای ویرایش ژنوم کار می کردند. پورتوس گفت: «شاندرا واقعاً یکی از پیشگامان است. چند سال قبل از این که محققان به دنبال راه هایی برای کوتاه کردن آن باشند نیمه عمر Cas9 به بهبود ایمنی از درمان های مبتنی بر CRISPR، تغییرات Pruett-Miller نیمه عمر ZFN برای کاهش سمیت^4.5 پورتوس افزود: “او بخشی از ارائه این دانش اساسی بود، بنابراین وقتی CRISPR کشف شد، همه می دانستند که با آن چه کنند.”

همانطور که او تخصص تجربی خود را پرورش داد، سایر ویژگی های پروت میلر شروع به درخشش کردند. پورتوس مهارت های رهبری خود و محیط باز و مشارکتی را که پرورش داده بود به یاد آورد. پورتوس می‌گوید: «هنوز 20 سال بعد موفقیت آزمایشگاهم را تا حد زیادی مدیون فرهنگی است که او در آزمایشگاه ایجاد کرد.

پرویت میلر در پایان تحصیلاتش به یک انشعاب در جاده رسید: آیا باید مسیر سنتی را طی کند و در یک آزمایشگاه دانشگاهی محقق فوق دکترا شود یا فرصت جدیدی را در صنعت دنبال کند؟ او صنعت را انتخاب کرد. پورتوس گفت: «ما کمی ناامید شدیم که او به سیگما رفت، زیرا فکر می‌کردیم او قرار است آزمایشگاه خودش را اداره کند.

دیگران نظرات تندتری را بیان کردند. پرویت میلر گفت: “یک نفر در واقع به من گفت که این خودکشی شغلی است که در دوره فوق دکتری انجام ندهم، و من چنین گفتم: “اوه خدای من، من چه کار می کنم؟”

همه کسانی که سرگردان هستند گم نمی شوند

هر گونه شک و تردید در مورد پرویت میلر به زودی ناپدید شد زیرا او سفر جدیدی را آغاز کرد که به سایر مهارت های علمی او اجازه داد تا شکوفا شوند. او گفت: “من ارتباط خوبی دارم و این باعث شد به سمت های رهبری برسم که اگر مسیر دیگری را طی می کردم، نمی توانستم به دست بیاورم.”

در سال 2008، او به سنت لوئیس نقل مکان کرد تا در سیگما آلدریچ به عنوان افسر ارشد تحقیق و توسعه در تیم تحقیقاتی ZFN آنها کار کند. او با شروع فقط یک جفت ZFN در مقطع کارشناسی ارشد، اکنون به هر ZFN مورد نظر خود دسترسی داشت. پرویت میلر گفت: «ما توانستیم کارهای پیشگامانه ای در این زمینه انجام دهیم. ما کلیدهای ماشین را داشتیم که در واقع می توانستیم آن را به جلو حرکت دهیم.

او عاشق کار بر روی فناوری پیشرفته ویرایش ژن بود، اما پس از دو سال و نیم در آن موقعیت، یک فرصت منحصر به فرد دیگر ایجاد شد. او به گروه آموزش مشتریان سیگما ملحق شد که او را در سراسر جهان به تدریس کارگاه های سه روزه در مورد فناوری های ZFN برد.

تیم‌های بازاریابی و فروش سیگما متوجه مهارت‌های ارتباطی او شدند و موقعیت دیگری را به‌عنوان دانشمند کاربردی حوزه به او پیشنهاد دادند. او گفت: «هرگز فکر نمی‌کردم در دوران تحصیلات تکمیلی در بخش فروش باشم. اما این نقش چیزهای مورد علاقه او را ترکیب می کند: تدریس، کمک به دانشمندان برای برنامه ریزی و عیب یابی آزمایش ها و البته ویرایش ژنوم.

تقریباً پنج سال پس از پیوستن به سیگما، پروت-میلر دید که چشم انداز ویرایش ژنوم به سرعت در حال تکامل است، بنابراین او دوباره به راه افتاد تا سفر جدیدی را آغاز کند.²

کار عشقی

پرویت میلر با پوششی سفید به فلاسک زیر میکروسکوپ نگاه می کند.

مسیر شغلی شاندرا پرویت میلر او را برای نقش های رهبری و مدیریت آماده کرده است. او اکنون از نزدیک با اعضای تیم خود کار می کند تا مطمئن شود که مسیرهای مناسب برای خود را پیدا می کنند.

بیمارستان تحقیقاتی کودکان سنت جود

پرویت میلر خیلی سفر نکرد. او در سراسر شهر به دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس رفت و در آنجا ایده ای برای یک منبع مشترک ارائه کرد که خدمات ویرایش ژنوم را به محققان ارائه می دهد. جف میلبراندیک متخصص ژنتیک در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس که قبلا یک هسته توالی یابی ژنوم را آغاز کرده بود، تلاش خود را برای مهندسی ژنوم مشابه در نظر گرفت. پیشنهاد Pruett-Miller الزامات را برآورده می کند.

بسیاری از موسسات دارای امکانات اولیه توالی یابی بودند، اما اعتبارسنجی یافته های ژنتیکی کار فشرده ای بود. Pruett-Miller تسهیلاتی را پیشنهاد کرد که می تواند ابزارهای مورد نیاز برای مطالعات عملکردی قوی را در اختیار دانشمندان قرار دهد. پرویت میلر گفت: «هیچ کس واقعاً مهندسی خطوط سلولی را به عنوان یک خدمت در دانشگاه انجام نمی‌داد، و هنوز گروه‌های کمی هستند که این کار را انجام می‌دهند، زیرا – من می‌توانم بگویم – یک کار عاشقانه است.»

در اولین روز کارش، او با واقعیت تلخ شروع از صفر مواجه شد. او خود را در یک آزمایشگاه خالی، احاطه شده با کاشی های سقفی که در جایی که تجهیزات آزمایشگاهی او تعلق داشت، انباشته شده بود، تنها یافت. او بدون دلسردی دست به کار شد و به زودی همه چیز سر جای خودش قرار گرفت و تیمش رشد کرد. آنها شروع به کار با تازه واردان ZFN و ویرایش ژن کردند نوکلئازهای موثر مانند فعال کننده رونویسی (TALEN) اما تنها شش ماه در این موقعیت، CRISPR-Cas9 روی صحنه تصادف کرد^6،7 او از یادگیری نکات و نکات این فناوری های جدید و اینکه چگونه می توانند به جامعه تحقیقاتی او سود ببرند، هیجان زده بود.

^{افرادی هستند که اساساً به دلیل ویرایش ژنوم و CRISPR-Cas9 از بیماری سلول داسی شکل درمان می شوند. بیماری سلول داسی شکل تنها نقطه شروع است.
—شوندرا پروت میلر، بیمارستان تحقیقاتی کودکان خ. جود}

شوندرا در مرحله استارت‌آپ کار بزرگی انجام داد، تفاوتی با آنچه در استارت‌آپ می‌بینید [where] شما رهبری دارید که واقعاً به آن علاقه دارد، زمان زیادی را صرف انجام آن می‌کند، که افراد را برای انجام کارهای هیجان‌انگیز توسعه می‌دهد و راهنمایی می‌کند.»

دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس تنها مؤسسه ای نبود که ارزش یک منبع ویرایش ژن مشترک را دید. در سال 2016، بیمارستان تحقیقاتی کودکان خ. جود از پروت میلر دعوت کرد تا تأسیسات مشابهی را در محوطه دانشگاه خود ایجاد کند، اما او از کاری که در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس انجام می‌داد خوشحال و مفتخر بود. او همچنین فرزند دوم خود را شش ماهه باردار بود. اما سخت است که به پردیس St. جود و منابع و ماموریت St. پرویت میلر، که نامه پیشنهادی خود را دو هفته پس از زایمان دریافت کرد و با خانواده اش نزدیک به 300 مایل پایین رودخانه می سی سی پی به ممفیس، تنسی نقل مکان کرد، گفت: جود و از کاری که آنها در اینجا انجام می دهند الهام نگیرید.

با پایبندی به ماموریت نیمکت تا بالین خود، زمان او اکنون بین مدیریت مرکز مهندسی ژنوم پیشرفته، که خدمات ویرایش ژنی را به محققان بیمارستان تحقیقاتی کودکان در St. جود و تحقیقات خودش در حال توسعه است درمان های ویرایش ژن برای بیماری سلول داسی‌شکل.^8،9 پرویت میلر گفت: «افرادی هستند که اساساً به دلیل ویرایش ژنوم و CRISPR-Cas9 از بیماری سلول داسی شکل درمان می شوند. بیماری سلول داسی شکل تنها نقطه شروع است.

اگرچه پرویت میلر مسیرهای شغلی زیادی را طی کرده است، اما او همچنان به اهداف علمی خود دست می یابد: آوردن ویرایش ژنوم به کلینیک و دسترسی بیشتر این فناوری به جامعه علمی. پرویت میلر گفت: نقش من اکنون شکل دادن به نسل بعدی رهبران است.