Новая платформа для создания генетических программ в клетках млекопитающих

Исследователи из Северо-Западного университета разработали новый инструментарий синтетической биологии — Composable Mammalian Elements of Transcription (COMET). Он поможет конструировать клетки млекопитающих с новыми функциями для создания перспективных методов лечения, например, рака.

Инструментарий включает набор синтетических факторов транскрипции и промоторов, которые позволяют проектировать и точно настраивать программы экспрессии генов.

"Наша долгосрочная цель — дать биоинженерам возможность создавать настраиваемые клеточные терапии. Для этого нужны подходящие биологические части. Создание набора COMET стало важным шагом к настоящему проектированию новых функций в клетках млекопитающих", — говорит руководитель исследования Джош Леонард.

Результаты опубликованы 7 февраля в журнале Nature Communications.

Технология для настройки клеток

Хотя перепрограммирование ДНК бактерий для создания новых терапевтических средств уже успешно, модификация клеток млекопитающих сложнее из-за их биологии. Такие инструменты, как CRISPR-Cas9, редактируют отдельные гены, но не позволяют создавать сложные функции, требующие введения и тонкой настройки новых генетических сетей.

Команда Леонарда работает над клеточными терапиями (например, перепрограммированными клетками для лечения опухолей) и осознала необходимость в новом инструментарии.

"Терапии, которые мы разрабатываем, требуют сложных технологий. Мы увили возможность создать такую технологию, чтобы расширить функции, которые можно реализовать в клетке млекопитающего", — отметил первый автор статьи Патрик Донахью.

Библиотека для развития области

Исследователи создали библиотеку промоторов и факторов транскрипции (копирующих ДНК в РНК), позволяющую проектировать и настраивать экспрессию генов. Они охарактеризовали эти компоненты и их взаимодействие для точной регулировки уровня экспрессии. Также была разработана математическая модель, объясняющая работу системы.

"Для технологии синтетической биологии математическая модель необходима для создания повторно используемых и предсказуемых модулей. Мы воплощаем этот принцип в системе COMET", — сказала соавтор Неда Багери.

Сейчас команда использует платформу для создания биологических систем, способных выполнять сложные функции, например, доставлять терапию непосредственно к опухолям. Это включает программирование клетки для оценки окружающей среды и определения, является ли ткань здоровой или раковой.

Важная миссия — сделать технологию доступной для других научных групп. Препринт на bioRxiv уже привлек внимание, а биологические части будут распространяться в виде набора через Addgene.

"COMET позволит исследователям проверять гипотезы, которые иначе было невозможно проверить, помогая создавать полезные биотехнологии и лучше понимать сложные процессы, такие как функция иммунитета или развитие. Мы рады видеть, что COMET позволит сделать нашему сообществу дальше", — заключил Леонард.