همواره یکی از چالش‌های بر سر راه اصلاح ژن اندازه بزرگ ویرایشگرهای ژن (همانند spCas9) برای رسانش ویرایشگر به سلول هدف و قدرت هدف‌گیری محدود نقاط مختلف ژنوم بوده است. اخیراً دسته‌ای از ویرایشگرهای DNA با نام IscB شناسایی شده است که از اجداد پروتئین‌های Cas9 هستند، و می‌تواند DNA موردنظر را با استفاده از یک RNA راهنما (ωRNA) هدف قرار دهد.

یکی از ویژگی‌های سیستم IscB-ωRNA سایز بسیار کوچک این کمپلکس پروتئینی (۴۰۰ آمینواسید) بوده که می‌تواند در حامل‌های ویروسی همانند AAV به‌راحتی جاگیری کرده و خود را به سلول اهداف برساند. در کنار مزیت‌های این سیستم ویرایشگر، محدود بودن هدف‌گیری نقاط مختلف ژنوم به دلیل اختصاصی‌بودن توالی‌های TAM (target-adjacent motif) که متناظر با PAM (protospacer-adjacent motif) در سیستم Cas9 است، سبب شده است که استفاده از این سیستم ها با محدودیت‌هایی مواجه باشد. انواع ابتدایی مهندسی شده این سیستم توالی ۶ نوکلئوتیدی TAM (NWRRNA) را در همسایگی جایگاه اتصال ωRNA شناسایی می‌کند که بسیار اختصاصی بوده و هدف‌گیری نقاط مختلف ژنوم را محدود می‌کند.

در مطالعه‌ای که به‌صورت مشترک توسط گروهی از دانشمندان شرکت HuidaGene Therapeutics و موسسات علمی چین منتشر شده است، با بررسی ۱۹ سیستم IscB-ωRNA به ۱۰ سیستم توانمند در ویرایش ژنوم سلول‌های یوکاریوتی رسیدند که با مهندسی منطقی (rational design) هر دو بخش IscB و ωRNA، نوعی از ویرایشگر با نام IscB.m16^* را ابداع کردند که در کنار یک ωRNA تقویت شده (enωRNA)، می‌تواند توالی‌های TAM غیراختصاصی‌تری (NNNGNA) را شناسایی و هدف قرار دهد.

دانشمندان این مطالعه، با اتصال دآمیناز به IscB.m16^* انواع قدرتمندی از ویرایشگرهای باز را ابداع کردند که می‌تواند در سیستم ABE با بازده حدوداً ۴۵ درصد باز A را به G و در ویرایشگر CBE با بازده ۶۰ تا ۷۵ درصدی باز C را به T تبدیل نماید. در این مطالعه برای بررسی اثربخشی سیستم مهندسی شده IscB.m16^* در محیط in vivo، بیماری DMD به‌عنوان بیماری موردمطالعه انتخاب شد. در این بررسی با استفاده از IscB.m16*-CBE سیگنال برش AG با تبدیل نوکلئوتید C در رشته مکمل این موتیف به باز T، سیگنال برش از بین رفته و در نهایت سبب پرش اگزون ۵۰ (Exon Skipping) معیوب در ژن دیستروفین شده و ژن دیستروفین بیان می‌شود (تصویر ضمیمه).

این ویرایشگر پس از جای‌گیری در حامل ویروسی AAV9، به موش دارای ژن انسانی دیستروفین با اگزون ۵۱ حذف شده تزریق شد که پس از ۴ هفته، حدود ۷ درصد از باز هدف ویرایش شده و به میزان ۳۰ درصد پرش اگزون را نشان داده است. به طور خلاصه این سیستم مهندسی شده باتوجه‌به سایز کوچک و بازده بالا در ویرایش ژن هدف، درصورتی‌که بتواند چالش‌های دیگری از جمله off-target را بهبود ببخشد، می‌تواند یکی از ابزارهای مهم تحقیقاتی و درمانی در آینده باشد.

منبع:

.Xiao, Qingquan, et al. “Engineered IscB–ωRNA system with expanded target range for base editing.” Nature Chemical Biology (۲۰۲۴): ۱-۹