مفاهیم پایه زیست‌شناسی مولکولی

مرور مقدماتی مفاهیم پایه زیست‌شناسی مولکولی

ویرایش ژن با CRISPR

ویرایش ژن چیست؟

آشنایی با مفهوم ویرایش ژن و اهمیت آن.

ابزارهای ویرایش ژن: ZFNs و TALENs

بررسی و مقایسه ابزارهای ویرایش ژن مانند Zinc Finger Nucleases (ZFNs) و TALENs و محدودیت‌های آن‌ها.

ترمیم DNA: HDR و NHEJ

آشنایی با مسیرهای ترمیم DNA: ترمیم هدایت‌شده توسط همولوژی (HDR) و اتصال انتهای غیرهمولوگ (NHEJ).

معرفی سیستم CRISPR-Cas

مقدمه‌ای بر سیستم CRISPR-Cas و چگونگی استفاده از آن به عنوان ابزار ویرایش ژن.

اجزاء، انواع و مکانیسم CRISPR-Cas

بررسی اجزاء، انواع مختلف و مکانیسم عملکرد سیستم CRISPR-Cas.

PAM (پروتوسپیسر مجاور موتیف)

آشنایی با پروتوسپیسر مجاور موتیف‌ها یا PAMs و نقش آن‌ها در سیستم CRISPR.

تنوع و کاربردهای پیشرفته CRISPR

فعالیت خارج از هدف SpCas9

بررسی فعالیت خارج از هدف نوکلئاز SpCas9.

واریانت‌های نوکلئاز Cas9

معرفی واریانت‌های مختلف نوکلئاز Cas9: Cas9 nickase، Cas9 غیرفعال (dCas9) و Cas9 غیرفعال شده با FokI.

نوکلئازهای Cas9 با ویژگی‌های PAM جدید

آشنایی با نوکلئازهای Cas9 که دارای ویژگی‌های جدیدی برای شناسایی PAM هستند.

SpCas9 با وفاداری بالا

بررسی SpCas9 با وفاداری بالا و مزایای آن.

آنالوگ‌های Cas9 (Cas9 Orthologs)

معرفی آنالوگ‌های Cas9 مانند SaCas9، NmCas9، CjCas9 و کاربردهای آن‌ها.

وکتورهای ویروسی برای انتقال CRISPR

بررسی وکتورهای ویروسی برای انتقال CRISPR مانند وکتورهای رتروویروسی، آدنوویروسی، AAV و غیره.

ویرایش پرایم (Prime Editing)

معرفی ویرایش پرایم، اجزاء، مکانیسم، کاربردها، مزایا و محدودیت‌های آن.

ویرایش باز هدایت‌شده توسط CRISPR (Base Editing)

معرفی ویرایش باز هدایت‌شده توسط CRISPR، اجزاء، مکانیسم، کاربردها، مزایا و محدودیت‌های آن.

فعال‌سازی CRISPR (CRISPRa)

آشنایی با فعال‌سازی ژن با استفاده از CRISPRa.

مهار CRISPR (CRISPRi)

آشنایی با مهار بیان ژن با استفاده از CRISPRi.

ویرایش اپی‌ژنتیک با dCas9

بررسی ویرایش اپی‌ژنتیک با استفاده از dCas9 و کاربردهای آن.

ایمونوهیستوشیمی (ChIP) هدایت‌شده توسط CRISPR

آشنایی با ایمونوهیستوشیمی هدایت‌شده توسط CRISPR (ChIP) برای شناسایی پروتئین‌های مرتبط با توالی ژنومی.

کاربردهای تصویربرداری و تشخیص با CRISPR

هیبریداسیون درجا با فلورسنت (FISH)

معرفی روش هیبریداسیون درجا با فلورسنت (FISH) برای بصری‌سازی جایگاه‌های DNA.

تصویربرداری سلول زنده هدایت‌شده توسط CRISPR

کاربرد CRISPR در تصویربرداری سلول زنده از جایگاه‌های ژنومی.

آنزیم‌های Cas12 و Cas13 برای تشخیص بیماری‌های عفونی

بررسی آنزیم‌های Cas12 و Cas13 و کاربرد آن‌ها در تشخیص بیماری‌های عفونی.

کیت تشخیصی Sherlock CRISPR-Cas13

آشنایی با کیت تشخیصی Sherlock مبتنی بر CRISPR-Cas13.

کیت تشخیصی DETECTOR CRISPR-Cas12

معرفی کیت تشخیصی DETECTOR مبتنی بر CRISPR-Cas12.

کیت تشخیصی FELUDA CRISPR-Cas19

آشنایی با کیت تشخیصی FELUDA مبتنی بر CRISPR-Cas19.

پیش‌نیازها و مخاطبان دوره

پیش‌نیازها: دانش پایه زیست‌شناسی

انگیزه یادگیری: علاقه‌مندی به یادگیری فناوری‌های نوین در زیست‌شناسی.

ویرایش ژن با سیستم CRISPR-Cas به دلیل کاربردهای گسترده در پزشکی، کشاورزی و زمینه‌های دیگر، به عنوان "یکی از بزرگترین فناوری‌های دهه" شناخته شده است. در این دوره، به طور عمیق به جزئیات ویرایش ژن خواهیم پرداخت و دلایل امیدبخشی آن را برای درمان بیماری‌های ژنتیکی متعدد مانند بیماری سلول داسی شکل، فیبروز کیستیک و ... بررسی خواهیم کرد. همچنین به تولید محصولات کشاورزی مهندسی شده و مبارزه با ناقلین بیماری‌ها مانند پشه‌های عامل مالاریا خواهیم پرداخت. شما یادگیری پیشرفته‌ای در مورد نحوه عملکرد CRISPR به عنوان ابزار ویرایش ژن، مقایسه آن با سایر ابزارهای ویرایش ژن مانند Zinc Finger Nucleases، TALENs و ...، اجزاء سیستم CRISPR-Cas و روش‌های مختلف کاربرد CRISPR در سلامت، کشاورزی و بسیاری از صنایع دیگر کسب خواهید کرد.

زیبایی سیستم CRISPR این است که کاربردهای آن بسیار فراتر از صرف ویرایش ژن است.

به عنوان مثال، سیستم CRISPR-Cas می‌تواند به عنوان ابزاری قدرتمند برای تنظیم بیان ژن استفاده شود. در این دوره، خواهیم آموخت که چگونه دانشمندان سیستم CRISPR را برای فعال یا خاموش کردن برگشت‌پذیر ژن‌ها و ویرایش اپی‌ژنوم به روش‌هایی که قبلاً غیرقابل تصور بود، اصلاح کرده‌اند. این امر می‌تواند راه را برای گزینه‌های درمانی جدید و درک بهتر پاتوژنز انسان هموار کند.

این دوره پوشش می‌دهد که چگونه پروتئین‌های فلورسنت می‌توانند به اجزاء CRISPR-Cas متصل شوند تا موقعیت توالی‌های DNA خاص را روی کروموزوم‌ها تشخیص داده و مکان‌یابی کنند. این به نوبه خود می‌تواند برای بصری‌سازی معماری سه بعدی ژنوم یا شناخت ناهنجاری‌های کروموزومی مختلف، از جمله حذف‌ها، تکثیرها و جابجایی‌ها که عملکرد سلول را در حالت‌های طبیعی و بیمارگونه تحت تاثیر قرار می‌دهند، مفید باشد.

علاوه بر این، همچنین بحث خواهیم کرد که چگونه با استفاده از CRISPR، محققان ایمونوهیستوشیمی کروماتین یا ChIP را برای شناسایی پروتئین‌های مرتبط با یک توالی ژنومی خاص گسترش داده‌اند.

علاوه بر این، در این دوره خواهیم گفت که چگونه دانشمندان فناوری CRISPR-Cas را برای تشخیص بیماری‌های عفونی از جمله COVID-19 به کار گرفته‌اند.

محدودیت‌ها و چالش‌های سیستم CRISPR-Cas نیز مورد بحث قرار گرفته‌اند. علاوه بر این، این دوره بحث مفصلی در مورد تکنیک‌های دقیق ویرایش ژن هدایت‌شده توسط CRISPR مانند ویرایش پرایم و ویرایش باز ارائه می‌دهد که می‌توانند درمان بیماری‌های ژنتیکی را متحول کنند و در عین حال اثرات منفی سیستم CRISPR-Cas را محدود نمایند. برای ویرایش دقیق ژن و کاربردهای غیر ویرایشی، چندین واریانت از نوکلئاز Cas9 مهندسی شده‌اند. در این دوره، شما درک کاملی از این واریانت‌ها، مهندسی آن‌ها و اهمیتشان به دست خواهید آورد.

این دوره یک منبع ارزشمند برای دانشجویان پزشکی، پزشکان و دانشجویان رشته‌هایی مانند بیوتکنولوژی، زیست‌شناسی، ایمونولوژی، ژنتیک، زیست‌شناسی مولکولی، زیست‌شناسی سلولی و بیوانفورماتیک است. در این دوره، چالش‌برانگیزترین مفاهیم با استفاده از انیمیشن‌ها و گرافیک‌ها به شکلی ساده و قابل فهم ارائه می‌شوند.