وکتورهای “Minicircle”ابزاری مؤثر و ایده آل فرآیندهای مهندسی ژنتیک در سلول و بافت
به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بیوتکنولوژی ایران، به نقل از خبرگزاری ایمنا، کیانوش درمیانی عضو هیئت علمی پژوهشکده رویان با بیان اینکه وکتورهای “minicircle”، مولکول‌های DNA حلقوی هستند که فاقد توالی‌های باکتریایی از جمله ژن مقاومت به آنتی بیوتیک و توالی شروع همانند سازی است، اظهار کرد: این وکتورها در هسته سلول به صورت خارج کروموزومی باقی مانده و بدون الحاق در ژنوم سلول میزبان، ژن هدف را بیان می‌کند.
وی ادامه داد: مطالعات اخیر نشان می‌دهد که وجود توالی‌های باکتریایی در سلول‌های یوکاریوتی، علاوه بر ایجاد مشکلات ایمنی سبب کاهش بیان ژن نیز می‌شود. در وکتورهای minicircle توالی‌های باکتریایی به واسطه یک نوترکیبی درون مولکولی حذف شده و minicircle در دو مرحله ساخته می‌شود.
عضو هیئت علمی پژوهشکده رویان خاطرنشان کرد: در مرحله اول “پلاسمید والدی” ساخته می‌شود و در مرحله بعد این پلاسمید به باکتری وارد شده و در اثر نوترکیبی minicircle ساخته می‌شود.
وی با اشاره به خصوصیت‌های عمده وکتورهای minicircle، افزود: بیان بالای ژن مورد نظر، زمان طولانی‌تر بیان ژن، الحاقنشدن در ژنوم میزبان و اندازه نسبتاً کوچک از جمله خصوصیت‌های این وکتورهاست.
درمیانی تصریح کرد: در حال حاضر وکتورهای minicircle به دو شکل ساخته شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد که وکتور minicircle ساده، فاقد توانایی تکثیر در سلول میزبان و وکتور minicircle دارای توانایی تکثیر در سلول میزبان دو شکل ساخته شده این وکتورهاست.
وی ادامه داد: وکتورهای minicircle ساده، فاقد توانایی تکثیر در سلول میزبان برای ایجاد بیان بالا و پایدار ژن هدف در سلول‌های غیرقابل تقسیم و همچنین برای ایجاد بیان موقتی ژن هدف در سلول‌های در حال تقسیم استفاده می‌شود.
مسئول بخش پروتئین‌های نوترکیب پژوهشکده زیست فناوری رویان گفت: در ساختار وکتورهای minicircle دارای توانایی تکثیر در سلول میزبان، توالی‌هایی از DNA به نام “Scaffold/ Matrix Attachment Regions” وجود دارد و توالی‌هایS/MAR مناطقی از ژنوم است که به ماتریکس هسته و یا داربست کروموزومی متصل شده و در سازماندهی کروموزوم‌های یوکاریوتی و تنظیم عملکرد DNA نقش مهمی دارد.
وی افزود: هنگامی که این توالی در ساختار وکتورهای minicircle قرار داده شود، عملکردی مشابه آنچه درباره ژنوم اشاره شد از خود نشان می‌دهد به طوری که همانند مناطق مشابه روی ژنوم سلولی از کمپلکس‌های همانندسازی و رونویسی استفاده می‌کند و به صورت الحاق نشده همزمان با ژنوم سلول تکثیر و بیان می‌شود؛ این ویژگی باعث پایداری میتوزی و بیان بالای ژن هدف خواهد شد.
عضو هیئت علمی پژوهشکده رویان گفت: مطالعات نشان داده که بیان ژن توسط minicircle در مقایسه با پلاسمید معمولی در سلول‌های غیر قابل تقسیم ۱۰ تا ۵۰۰ برابر افزایش داشته است. برای مثال بیان فاکتور IX انسانی و α-1 آنتی تریپسین با استفاده از minicircle درکبد موش ۴۵ و ۵۶۰ برابر پلاسمیدهای استاندارد است و بیان بالای این وکتورها درIn vivo پتانسیل آن‌ها را در ژن درمانی نشان می‌دهد.
درمیانی اظهار کرد: minicircle در جمعیت سلولی رقیق و سبب بیان گذرای ژن مورد نظر خواهد شد که خود می‌تواند در مواردی که تنها نیاز به تولید موقت محصول ژن هدف باشد از آن استفاده شود. به عنوان مثال در سال ۲۰۱۰ از این ویژگی minicircle در تولید سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (cells iPS) استفاده شده است.
وی با توضیح اینکه از وکتورهای حاوی S/MAR در ایجاد حیوانات تراریخته به روش انتقال ژن توسط اسپرم استفاده شده است، گفت: از آنجا که این وکتورها وارد ژنوم نمی‌شود، منجر به ایجاد جهش نخواهد شد. این وکتورها توانسته‌اند بیان ژن هدف را به مدت طولانی تا شش ماه در کبد موش حفظ کند.
عضو هیئت علمی پژوهشکده رویان افزود: با توجه به مزایای minicircle حاوی S/MAR شامل بیان بالا، پایداری بیان و عدم ایجاد موتاسیون در ژنوم میزبان، این وکتورها به عنوان ابزاری مؤثر و ایده آل جهت دستکاری‌های ژنتیکی در سلول و بافت به کار می‌رود.