Генетическая модификация отдельных клеток у животных

Исследователи под руководством Рэндалла Платта из ETH Zurich разработали метод, который значительно упрощает и ускоряет исследования на лабораторных животных. С помощью генетических ножниц CRISPR-Cas они одновременно вносят несколько десятков изменений генов в клетки одного животного, подобно мозаике. В каждой клетке изменяется не более одного гена, но разные клетки внутри органа изменяются по-разному, что позволяет изучать последствия множества генетических изменений в одном эксперименте.

Впервые у взрослых животных

Впервые этот подход был успешно применен на живых взрослых мышах, о чем сообщается в Nature. Для доставки инструкций по "выключению" генов использовался адено-ассоциированный вирус (AAV), способный поражать различные органы. Каждая вирусная частица несла информацию для разрушения определенного гена, а смесь вирусов с разными инструкциями вводилась мышам. В данном исследовании мишенью был выбран мозг.

Обнаружены новые патогенные гены

Метод позволил получить новые данные о редком генетическом заболевании человека — синдроме делеции 22q11.2. Ученые сфокусировались на 29 генах этой хромосомной области, активных в мозге мыши. Анализ РНК-профилей клеток мозга показал, что три гена в значительной степени ответственны за дисфункцию клеток мозга. Один ген был уже известен, а два других ранее не были в центре научного внимания.

"Если мы знаем, какие гены при заболевании проявляют аномальную активность, мы можем попытаться разработать лекарства, которые компенсируют эту аномалию", — говорит Антониу Сантинью, ведущий автор исследования.

Перспективы метода

Метод применим для изучения других генетических нарушений, где задействованы множественные гены, включая психические заболевания, такие как шизофрения. Количество модифицируемых генов в эксперименте можно увеличить с текущих 29 до нескольких сотен.

"Большое преимущество в том, что мы можем проводить эти анализы в живых организмах, поскольку клетки ведут себя иначе в культуре, чем в живом теле", — отмечает Сантинья.

Технология запатентована ETH Zurich. Исследователи планируют использовать ее в рамках создаваемого спин-оффа.

CRISPR-пертурбация

Представленная техника является частью новых методов генетического редактирования для мозаичного изменения генома клеток. Подход CRISPR-пертурбации (perturbation), предполагающий нарушение работы генома с помощью CRISPR-Cas, революционизирует науки о жизни. Он позволяет получать большой объем информации из одного эксперимента, ускоряя биомедицинские исследования, например, поиск молекулярных причин генетически сложных заболеваний.

Недавно другая исследовательская группа из ETH Zurich совместно с коллегами из Вены применила CRISPR-пертурбацию в органоидах — сфероидах микротканей, выращенных из стволовых клеток. Оба метода — на животных и в органоидах — могут предоставить больше информации при меньшем количестве экспериментов, что потенциально способно сократить число опытов на животных.