CRISPR-Combo: новый метод для одновременного редактирования и регуляции генов в растениях
Учёные из Университета Мэриленда разработали метод CRISPR-Combo, позволяющий одновременно редактировать одни гены и регулировать экспрессию других в растениях. Это преодолевает ключевое ограничение предыдущих итераций CRISPR, которые могли выполнять только одну функцию за раз.
Новое исследование опубликовано в майском выпуске 2022 года журнала Nature Plants.
Суть метода и преимущества
CRISPR-Combo объединяет две функции:
- Выключение или замена генов (редактирование).
- Включение или выключение экспрессии генов без их удаления из генома.
Это позволяет создавать комбинации признаков, работающие синергетически. Например, можно одновременно придать растению устойчивость к болезням и ускорить его жизненный цикл для быстрой селекции.
Экспериментальное подтверждение
Метод был успешно протестирован в четырёх этапах:
- Доказательство концепции на клетках томата и риса показало, что можно независимо выключить ген A и активировать ген B без перекрёстных помех.
- Создание улучшенного растения резуховидки Таля (Arabidopsis). Учёные отредактировали ген для устойчивости к гербицидам и активировали ген раннего цветения. В результате получили устойчивое растение, дающее 8 поколений в год вместо обычных 4.
- Повышение эффективности селекции на клетках тополя. После редактирования нужных признаков активировались три гена, способствующие регенерации тканей. Это решает главную проблему — «узкое место» низкой эффективности регенерации (иногда всего 1%) при выращивании растений из культур тканей.
- Создание гормон-независимого процесса в рисе. Вместо добавления гормонов роста для активации регенерации учёные напрямую активировали нужные гены с помощью CRISPR-Combo. Это привело к высокоэффективному редактированию, при котором экспрессия отредактированного гена была выше, чем в тканях, выращенных с гормонами.
Перспективы
Планируется испытать метод на цитрусовых, моркови и картофеле. Также ведутся работы по созданию устойчивого к гербицидам «золотого риса» с повышенным содержанием питательных веществ и красного риса с увеличенным количеством антиоксидантов.