محققان آکادمی علوم چین (CAS) ادعا می‌کنند که روش جدیدی برای همجوشی قابل برنامه‌ریزی کروموزوم یافته‌اند که موش‌هایی را با تغییرات ژنتیکی «که در مقیاس تکاملی میلیون‌ساله اتفاق می‌افتد» در آزمایشگاه با موفقیت تولید می‌کند.

این یافته‌ها می‌تواند روشن کند که چگونه بازآرایی‌های کروموزومی - پکیج های مرتب ژن‌های سازمان‌یافته ارائه شده به تعداد مساوی توسط هر یک از والدین، که صفات را برای تولید فرزندان تراز و مبادله یا ترکیب می‌کنند - بر تکامل تأثیر می‌گذارند.

 لی ژیکون، محقق مؤسسه جانورشناسی CAS گفت: موش خانگی آزمایشگاهی یک کاریوتایپ استاندارد (تصویر کامل کروموزوم های یک موجود زنده) 40 کروموزومی را پس از بیش از 100 سال پرورش مصنوعی حفظ کرده است.

 لی، نویسنده اول این مطالعه افزود: "با این حال، در مقیاس های زمانی طولانی تر، تغییرات کاریوتیپ ناشی از بازآرایی کروموزوم ها رایج است. جوندگان 3.2 تا 3.5 بازآرایی در هر میلیون سال دارند، در حالی که نخستی ها 1.6 بازآرایی در هر میلیون سال دارند."


 این موش که به نام شیائو ژو یا «بامبوی کوچک» شناخته می‌شود، اولین پستاندار جهان با ژن‌های کاملاً برنامه‌ریزی‌شده بود.

این مطالعه ادعا می‌کندکه بانشان دادن اینکه مهندسی درسطح کروموزومی در پستانداران امکان‌پذیر است و با اشتقاق مؤثر یک موش خانگی آزمایشگاهی با کاریوتایپ جدید و پایدار، بینش مهمی در مورد اینکه چگونه بازآرایی‌های کروموزومی ممکن است بر تکامل تأثیر بگذارد، ارائه کرده است.

 به گفته لی، چنین تغییرات کوچکی می تواند تأثیر زیادی داشته باشد.  انسان و گوریل با 1.6 تغییر در پستانداران از هم جدا می شوند.  گوریل ها دو کروموزوم مجزا دارند، در حالی که انسان ها دو کروموزوم همجوش شده دارند و جابه جایی بین کروموزوم های اجدادی انسان ها منجر به دو کروموزوم مجزا در گوریل ها می شود.

 به‌صورت جداگانه، همجوشی‌ها یا جابه‌جایی‌ها می‌تواند منجر به از دست رفتن یا کروموزوم‌های اضافی و همچنین بیماری‌هایی مانند لوسمی دوران کودکی شود.


 در حالی که پایداری کروموزوم ها برای درک اینکه چگونه چیزها در مقیاس زمانی کوتاه کار می کنند مفید است، لی معتقد است که توانایی مهندسی تغییرات می تواند درک ژنتیکی را در طول هزاران سال، از جمله نحوه اصلاح کروموزوم های نامتناسب یا بدشکل، نشان دهد.

 اگرچه تلاش‌ها برای انتقال این تکنیک‌ها به پستانداران موفقیت‌آمیز نبود، محققان دیگر با موفقیت کروموزوم‌ها را در مخمر مهندسی کردند.

 وانگ لیبین، نویسنده اول این مطالعه و محقق CAS و موسسه پکن، گفت: «نقش گذاری ژنومی اغلب از بین می‌رود، به این معنی که اطلاعات مربوط به اینکه کدام ژن‌ها باید فعال باشند، در سلول‌های بنیادی جنینی هاپلوئید ناپدید می‌شوند،کهپرتوانیومهندسیژنتیکآنها را  برای توسعه سلول های بنیادی و پزشکی بازساختی محدود می‌کند.

 "ما اخیراً کشف کرده‌ایم که با حذف سه ناحیه نقش گذاری شده، می‌توانیم یک الگوی نقش گذاری پایدار مشابه اسپرم‌ را در سلول‌ها ایجاد کنیم."


 دو دسته کروموزوم در سلول های دیپلوئید وجود دارد که ژنتیک ارگانیسم حاصل را مشخص می کند. ورای این دسته های کروموزومی، الگویی در میزان فعالیت و فشردگی نواحی مختلف ژنوم وجود دارد که به عنوان نقش گذاری ژنومی شناخته می شود و زمانی اتفاق می افتد که یک ژن غالب فعال و یک ژن مغلوب غیر فعال علامت گذاری شود.

 این فرآیند را می‌توان به صورت علمی دستکاری کرد، اما تلاش‌های قبلی در سلول‌های پستانداران نتوانسته است به اطلاعات منجر شود.

وانگ توضیح می‌دهد که این فرآیند مستلزم استخراج سلول‌های بنیادی از جنین‌های بارور نشده موش است، به این معنی است که این سلول‌هافقط یک مجموعه کروموزوم دانشمندان چینی ادعا کردند که بر روی نوعی موش با 19 جفت کروموزومی، یک جفت کمتر از حد معمول در این گونه، مهندسی ژنتیک انجام دادند که بخشی از این تغییرات ژنتیکی می‌تواند به فرزندان منتقل شود.

 وانگ گفت: «تشکیل‌ اولیه و تمایز سلول‌های بنیادی کمترین تأثیر را پذیرفتند؛ با این حال، کاریوتیپ‌هایی با کروموزوم‌های 1 و 2 ترکیبشده منجر به توقف رشد موش شدند.»

 کروموزوم همجوش شده کوچکتر متشکل از کروموزوم های 4 و 5 با موفقیت به فرزندان منتقل شد.

 به گفته وانگ، محققان دریافتند که باروری ضعیف ناشی از یک ناهنجاری در نحوه جدا شدن کروموزوم ها پس از همترازی است.

 به گفته وی، این یافته اهمیت بازآرایی کروموزومی را در ایجاد جداسازی تولیدمثلی، که یک شاخص تکاملی حیاتی از ظهور گونه‌های جدید است، ثابت کرد.

https://interestingengineering.com/science/worlds-first-mouse-fully-reprogrammed-genes-claim-scientist