Использование генетических ножниц для избирательного удаления типов клеток
Исследователи из Карлсруэского технологического института (KIT) усовершенствовали метод CRISPR/Cas, чтобы полностью удалять ДНК определенных типов клеток в растениях и предотвращать их образование в процессе развития. Это поможет лучше понять механизмы развития растений. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Метод CRISPR/Cas, соразработанный для растений профессором Хольгером Пухтой, молекулярным биологом Ботанического института KIT, ранее использовался для целенаправленной вставки, замены или комбинирования генов. Теперь ученые создали CRISPR-Kill — технологию, позволяющую достичь нового уровня: устранять определенные типы растительных клеток и предотвращать формирование конкретных органов растения.
Устранение вторичных корней и лепестков с помощью CRISPR-Kill
Эксперименты проводились на модельном растении резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana), фокусируясь на вторичных корнях и лепестках. После применения CRISPR-Kill растения перестали формировать лепестки или вторичные корни, в то время как контрольные растения развивались нормально.
В отличие от других методов, использующих цитотоксины или лазерное излучение, CRISPR-Kill индуцирует множественные разрезы в геноме. «Мы перепрограммировали наши молекулярные ножницы. Теперь они нацелены не на один участок геномной ДНК, а на последовательность, которая часто встречается в геноме и необходима для выживания клетки. Таким образом, одновременно индуцируется множество разрезов — слишком много, чтобы клетка могла их восстановить. Клетка погибает», — объясняет Хольгер Пухта.
Лучшее понимание процессов развития растений
Эта работа относится к фундаментальным исследованиям. «Изучая, что происходит при устранении определенного типа клеток, мы больше узнаем о процессах развития растений. Как растение реагирует? Насколько гибко растение в развитии? Можем ли мы удалить части растений, не нужные в сельском хозяйстве?» — добавляет Пухта.
В долгосрочной перспективе технология может найти применение в производстве продуктов питания и фармацевтике, например, для предотвращения образования клеток, производящих токсины. Кроме того, метод потенциально применим к многоклеточным организмам для специфического изменения тканей.