Плюсы и минусы генетических ножниц

Технология CRISPR значительно облегчила редактирование генов. Доцент Торстен Мюллер из Рурского университета в Бохуме и доктор Хассан Бухари из Гарвардской медицинской школы обсуждают её плюсы и минусы в обзорной статье в журнале Trends in Cell Biology. Они считают, что технология CRISPR имеет будущий потенциал в первую очередь, если её удастся сделать пригодной для использования в области исследований стволовых клеток.

Устранение искажений

Для анализа эффектов генов или их продуктов раньше использовали их искусственную сверхактивацию. «Таким образом, они встречались до 1000 раз чаще, чем в природе, — говорит Торстен Мюллер. — Клетка была переполнена продуктами генов, белками, что может искажать функциональный анализ». Метод CRISPR устраняет эту трудность. С его помощью можно имплантировать в клетки «чертежи» флуоресцентных белков и разместить их после определённого гена. «Это позволило нам впервые наблюдать функцию белка вживую в естественных условиях, а не после 1000-кратного перепроизводства», — объясняет биохимик.

Упрощение метода

Метод CRISPR также был оптимизирован. Изначально исследователям приходилось в трудоёмком процессе создавать так называемые векторы, чтобы маркировать гены в геноме. Векторы — это сегменты ДНК, чья последовательность должна быть в некоторой степени идентична ДНК клетки-мишени, чтобы имплантированный ген нашёл правильное место. Сегодня они используют естественную функцию репарации ДНК клеток, что значительно упрощает создание векторов, и, как следствие, могут быстро и легко вводить флуоресцентные белки.

Наблюдение за действием лекарств

Кроме того, флуоресцентная маркировка позволяет наблюдать вживую под микроскопом, где в клетке находятся меченые продукты генов. «Это может быть интересно для проверки эффектов лекарств на определённые продукты генов», — поясняет Мюллер. Для этого исследователям нужно стимулировать клетку активным веществом и отслеживать, меняется ли и как положение продукта гена.

Разные гены можно маркировать флуоресцентными биосенсорами разных цветов и анализировать одновременно. Чем сильнее экспрессия меченого гена, тем сильнее клетка флуоресцирует в соответствующем цвете.

Потенциал органоидов

Авторы считают, что значительный потенциал имеет комбинация этого метода с так называемыми органоидами. Органоиды — это мини-органы, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, которые можно извлечь из взрослого организма. Их можно использовать, например, для создания мини-мозгов, функционально эквивалентных человеческому мозгу.

Если применение технологии CRISPR в стволовых клетках станет более распространённым, исследователи смогут анализировать эффекты модификации генов в сложных тканях, а не только в изолированных клетках. «Мы могли бы изучать человеческие гены вживую в тканях, похожих на человеческие, и нам не пришлось бы так сильно полагаться на модели животных, как сейчас», — заключает Мюллер.

Основываясь на этих соображениях, Мюллер и Бухари сформулировали в обзорной статье ряд ключевых исследовательских вопросов, на которые необходимо ответить, чтобы консолидировать технологии CRISPR и органоидов.