Ученые из ETH Zurich совершили революцию в технологии редактирования генов CRISPR-Cas. Теперь можно одновременно модифицировать 25 генов клетки – вместо одного. И это число может быть увеличено до десятков или даже сотен генов.
Ученые из Федерального института технологии в Цюрихе
(ETH) совершили революцию в технологии редактирования генов
CRISPR-Cas. Теперь можно одновременно модифицировать 25 генов
клетки – вместо одного. И это число может быть увеличено до
десятков или даже сотен генов, говорится на сайте
ETH. Статья с подробным описанием разработки опубликована в
журнале Nature Methods.
CRISPR-Cas – биотехнологический метод, который позволяет
относительно быстро и просто манипулировать отдельными генами в
клетках: гены можно удалить, заменить или изменить. Кроме того,
ученые в последние время активно используют «генетические
ножницы», чтобы увеличить или уменьшить активность отдельных
генов. Этот метод стал очень популярным за очень
короткое время, как в фундаментальных биологических
исследованиях, так и в прикладных областях, таких как селекция
растений. Как правило, исследователи могли модифицировать только
один ген за один раз. Иногда им удавалось проделать все
манипуляции с двумя или тремя «мишенями» в одно время, и лишь в
одном случае они смогли отредактировать семь генов одновременно.
Для CRISPR-Cas требуется фермент, известный как Cas, и небольшая
молекула РНК. Ее последовательность нуклеиновых оснований служит
«адресной меткой», которая направляет фермент точно к
назначенному участку воздействия на хромосомы. Ученые ETH создали
плазмиду, или кольцевую молекулу ДНК, которая хранит схему
фермента Cas и многочисленные молекулы РНК, расположенные в
последовательностях: другими словами, целый «справочник адресов»
(адресов может быть 25 и больше). В своих экспериментах
исследователи вставили эту плазмиду в клетки человека,
демонстрируя тем самым, что несколько генов можно модифицировать
и регулировать одновременно.
Еще одно новшество: для новой методики ученые взяли не фермент
Cas9, который до сих пор использовался в большинстве методов
CRISPR-Cas, а связанный с ним фермент Cas12a. Он не только может
редактировать гены, но также может разрезать длинный «список
адресов РНК» на отдельные «адресные метки». Кроме того, Cas12a
может обрабатывать молекулы с более коротким адресом РНК, чем
Cas9. Чем короче эти последовательности адресации, тем
большее последовательностей можно разместить на плазмиде,
отмечают ученые.
Усовершенствованный метод позволяет редактировать сразу целые
сети генов – например, сети, которые отвечают за дифференциацию
клеток в нейрональные стволовые и иммунные клетки. Более того, он
прокладывает путь для сложного, масштабного программирования
клетки: с его помощью можно в одно время повысить активность
одних генов и снизить активность других.
Новые «генетические ножницы» представляют особый интерес для
фундаментальных исследований: с их помощью можно изучить,
например, поведение различных типов клеток или природу сложных
генетических нарушений. Применение они найдут также в
заместительной клеточной терапии, которая включает замену
поврежденных клеток здоровыми. В этом случае исследователи могут
использовать метод для преобразования стволовых клеток в
дифференцированные клетки, такие как нейрональные клетки или
бета-клетки, производящие инсулин, или наоборот, для получения
стволовых клеток из дифференцированных клеток кожи.
[Иллюстрация: ETH Zurich / Carlo Cosimo
Campa]
Источник: ethz.ch
