Новый метод редактирования генов, обнаруженный исследователями UO, значительно сокращает время, затрачиваемое на исследования, позволяя исследовать несколько областей, ранее недоступных. Благодаря этому методу биологи теперь могут сравнивать множество версий гена, чтобы находить мутации, приводящие к определенным признакам, а также отслеживать их эволюцию во времени.
Проводя такого рода исследования, ученые сделали важный шаг на пути к выявлению мутаций, имеющих значение для здоровья человека, или к пониманию механизмов, лежащих в основе болезней человека. Хотя методы массового редактирования генов уже были разработаны для одноклеточных организмов, таких как бактерии и дрожжи, это первый случай, когда они возможны в таком масштабе у животных.
Редактирование генов делает шаг вперед
«В биологии мы проводим много времени, работая с генетическими мутантами. Но у животных мы ограничены тем, сколько генетических мутантов мы можем произвести за один раз», — говорит исследователь. Зак Стивенсон, который помог разработать технику. «Это новый способ обойти это узкое место».
Стивенсон и его коллеги описывают свою новую технику в препринте, опубликованном на сайте bioRxiv. Я связываю это с вами здесь.
Система, разработанная с помощью крошечного червя C. Элеганс, он также может работать на других лабораторных животных, таких как мухи или мыши, говорит Стивенсон.
Потому что это важно
Есть много причин, по которым ученым может понадобиться возможность создавать множество генетических мутаций одновременно. Например, они могут редактировать мутацию, которая делает животное устойчивым к определенному лекарству, или способным выжить в определенных условиях, или менее восприимчивым к болезни.
Возможно, им придется рассмотреть десятки или даже сотни возможных вариаций гена, чтобы найти наиболее эффективную.
Техника этого типа редактирования экспериментальный генетический у животных это происходит чрезвычайно медленно. Каждый мутантный штамм, коллекция червей с заданной генетической модификацией, должен создаваться один за другим. «Обычно, — говорит Стивенсон, — для создания одного мутанта требуется от семи до десяти часов практики». Эта недавно открытая система позволяет вам «создавать десятки тысяч» за то время, которое сегодня требуется для создания только трех или четырех.
Как работает новый метод
Чтобы ускорить процесс, Стивенсон и его коллеги разработали способ упаковать сотни или даже тысячи возможных мутаций в единую «библиотеку». Каждая книга в библиотеке — это маленький фрагмент генетического кода, сам по себе незначительный и нефункциональный. Каждый фрагмент вписывается в сконструированную «нишу» гена-мишени.
Этот дизайн позволяет осуществить настоящий сдвиг парадигмы: вместо того, чтобы вводить по отдельности множеству отдельных червей разные версии гена, исследователи могут вводить всю библиотеку мутаций в одного червя.
Затем, когда червь размножается, библиотека расширяется. В каждом потомстве случайным образом выбирается книга из библиотеки мутаций, дополняющая целевой ген. Результат: набор червей, каждый из которых имеет разные случайно выбранные генетические мутации.
Исследователи назвали свою технику ТАРДИС, игриво отсылая к полицейской кабине Доктора Кто, путешествующей во времени и пространстве. Здесь это означает трансгенные массивы, приводящие к разнообразию интегрированных последовательностей.
Возможные применения редактирования 2.0
Исследователи протестировали ТАРДИС с помощью гена, придающего червям устойчивость к антибиотикам. Но они видят широкое применение в биологии в целом, включая исследования других модельных организмов.
Это может быть особенно полезно для изучения взаимодействий между белками или передачи сигналов между клетками, предполагает профессор-исследователь UO. Стивен Бэнс, которая помогла разработать ТАРДИС. Такие взаимодействия часто имеют отношение к пониманию болезней, но ученые теряют важный контекст, изучая их на дрожжах или бактериях, сказал Бэнс.
«Теперь мы можем делать все это на животной модели». А потом в человеке.
