CRISPR/Cas система для создания условных мышиных моделей

Исследователи из Института Уайтхеда использовали систему генной регуляции CRISPR/Cas для создания мышиных геномов с репортерными и условными аллелями в один этап. Получение животных с такими сложными модифицированными аллелями теперь занимает недели, а не годы, и они могут использоваться для моделирования заболеваний и изучения функции генов.

Рудольф Яниш, основатель института, отмечает, что ранее CRISPR/Cas использовали для мутагенеза, но природа целевых мутаций была непредсказуемой. Теперь с помощью двух направленных разрезов можно создавать специфичные делеции, получать условных мышей в один этап и эффективно вставлять фрагменты ДНК длиной до трёх тысяч пар оснований.

CRISPR/Cas — адаптированная система иммунной защиты бактерий и архей от вирусов — ранее уже применялась для быстрого редактирования геномов клеток мыши и человека. Однако до сих пор её не использовали для создания одного из самых ценных инструментов генетических исследований — мыши с условной мутацией.

Геном такой мыши содержит ген или группу генов, которые можно включать или выключать с помощью определённого сигнала. Это позволяет изучать роль конкретных генов в биологических функциях и заболеваниях.

Ранее для создания подобных моделей требовался сложный и длительный процесс с использованием эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), который эффективно работал только для мышей и крыс, что ограничивало исследования.

Лаборатория Яниша с помощью CRISPR/Cas создала мышей с условными аллелями, а также мышей с множественными мечеными генами-репортерами, показывающими активность этих генов. Работа опубликована 12 сентября в журнале Cell.

Эксперименты также развеяли опасения по поводу нецелевой активности CRISPR/Cas. Исследования на линиях раковых клеток человека вызывали вопросы о специфичности системы, однако новая работа показывает, что неспецифичные разрезы ДНК возможны, но они редки и предсказуемы.

Это открывает новые пути для исследований. Метод значительно ускоряет создание генетически модифицированных животных и позволяет работать с любыми видами, включая скот, поскольку не зависит от ЭСК. В перспективе систему можно адаптировать для редактирования геномов приматов (для моделирования болезней) или крупного рогатого скота (для сельскохозяйственных целей), что может иметь и экономическое значение.