Новое исследование раскрывает правила эффективности CRISPR-активации

Исследователи из Института Сэнгера и их коллеги использовали человеческие стволовые клетки и нейроны, чтобы изучить факторы, влияющие на эффективность технологии CRISPR-активации (CRISPRa) для разных генов. Результаты опубликованы 13 марта 2023 года в журнале Molecular Cell.

CRISPRa — это метод редактирования генома для сверхэкспрессии (повышения активности) определённых генов. Несмотря на широкое применение, предсказать эффективность метода для конкретных участков генома сложно.

Методология и ключевые выводы:

• Учёные интегрировали репортёрный ген в тысячи точек генома линии человеческих стволовых клеток, способных дифференцироваться в нейроны, и активировали его с помощью CRISPRa.
• Были выявлены факторы, влияющие на эффективность CRISPRa: уровень исходной экспрессии гена, состояние хроматина, тип и состояние клетки, а также локализация гена.
• Бивалентные гены (ключевые регуляторы развития, несущие одновременно репрессирующие и активирующие эпигенетические метки) могут быть надёжно активированы с помощью CRISPRa.
• CRISPRa способен достигать уровня сверхэкспрессии, достаточного для значительного изменения состояния клетки и её дифференцировки.
• Хотя большинство генов можно активировать, реакция неодинакова во всех клетках. Например, гены, содержащие репрессорные регуляторы H3K9me3 и защищённые от активации, демонстрировали бо́льшую вариабельность ответа.

Значение исследования:

Данные впервые демонстрируют, что CRISPRa в целом применима при разных состояниях хроматина и в разных типах клеток. Понимание выявленных факторов критически важно для дизайна и анализа скринингов CRISPRa, которые используются для поиска генов, связанных с наследственными заболеваниями.

Цитаты авторов:

• Д-р Цяньсинь У: «Мы показали, что активация генов с помощью CRISPR достаточно мощна, чтобы индуцировать дифференцировку стволовых клеток... Это говорит о том, что скрининги CRISPRa можно использовать... для создания более точных моделей клеточных типов в организме».
• Д-р Эндрю Бассетт: «Наше исследование призвано поддержать тех, кто использует CRISPRa... Мы создали набор правил, которые показывают, где метод наиболее или наименее эффективен».

Для уточнения этих правил и проверки поведения других методов CRISPR (например, CRISPR-интерференции) необходимы дальнейшие исследования.