Усовершенствованный CRISPR/Cas ускоряет создание трансгенных мышей

Хотя система редактирования генома CRISPR/Cas произвела революцию в исследованиях на клеточных линиях, её общая эффективность оставалась относительно низкой при создании генетически модифицированных животных для моделирования болезней. Учёные из Института Уайтхеда изменили подход, что может ускорить получение мышей с точными мутациями нескольких генов.

Система CRISPR/Cas9 точно редактирует геном, создавая разрывы в ДНК в определённых местах и полагаясь на механизмы репарации ДНК клетки для вставки или удаления одного или нескольких целевых генов.

Как ранее показала лаборатория основателя института Рудольфа Яниша, систему можно использовать для генетического редактирования у животных, хотя и с некоторыми трудностями. В таких приложениях эффективность CRISPR/Cas-опосредованной HDR (репарации, направляемой гомологией) составляет менее 20%, что затрудняет получение достаточного количества трансгенных животных (обычно мышей) для моделирования человеческих болезней.

В новом исследовании, опубликованном в Nature Biotechnology, постдок Такеши Маруяма и другие исследователи из лаборатории члена института Хидде Плоэга представляют усовершенствование системы CRISPR/Cas.

Оптимизация механизма репарации

Почти все клетки и организмы используют два механизма репарации ДНК:

• NHEJ (негомологичное соединение концов)
• HDR (репарация, направляемая гомологией)

Когда клетки предоставлены сами себе, они чаще полагаются на NHEJ, чем на более точный механизм HDR, который предпочтителен при использовании CRISPR/Cas.

Чтобы повысить активность HDR, Маруяма добавил в клетки противораковый препарат Scr7. Scr7 связывается с лигазой IV — ключевым ферментом основного пути NHEJ — и блокирует этот тип ремонта ДНК. Более точный механизм HDR компенсирует это, повышая эффективность CRISPR/Cas в процессе. Эта модификация работает не только в клеточных линиях, но и в оплодотворённых зиготах, используемых для создания трансгенных мышей.

Перспективы метода

«Это значительно улучшит то, как мы создаём мышей с конкретными мутациями, которые мы хотим изучить», — говорит Маруяма. «Раньше получение нужных для эксперимента мышей было очень трудоёмким. Это ускорит наши исследования. Кроме того, подход на основе препарата может позволить нам создавать мутантных мышей с более сложными мутациями».