Быстрый метод сборки нового инструмента редактирования генов может революционизировать генетические исследования

Разработка нового способа создания мощного инструмента для изменения генетических последовательностей должна значительно расширить возможности исследователей по "выключению" (нокауту) или иному изменению экспрессии любого изучаемого гена. Новый метод позволяет быстро создавать большое количество TALEN (нуклеаз, активируемых эффектором-подобным транскрипционным активатором) — ферментов, нацеленных на специфические последовательности ДНК и имеющих несколько преимуществ перед нуклеазами с цинковыми пальцами (ZFNs), которые стали критически важным инструментом для изучения функции генов и потенциальных применений в генной терапии.

"Я считаю, что TALEN и возможность их высокопроизводительного создания, которую обеспечивает эта новая технология, могут буквально изменить практику значительной части биологических исследований, позволив любому исследователю быстро и просто проводить направленный нокаут любого интересующего гена", — говорит доктор Дж. Кит Джоунг, соавтор исследования.

TALEN используют TAL-эффекторы — белки, естественным образом секретируемые бактериями растений, способные распознавать специфические пары оснований ДНК. Набор соответствующих TAL-эффекторов можно спроектировать для распознавания и связывания с любой желаемой последовательностью ДНК. TALEN создаются путём присоединения нуклеазы — фермента, разрезающего обе цепи ДНК в нужном месте, что позволяет вводить новый генетический материал.

Преимущества TALEN:

• Могут нацеливаться на более длинные последовательности генов, чем ZFNs.
• Существенно проще в конструировании.

Новый метод FLASH:

Новый метод, разработанный группой Джоунга, называется FLASH (быстрая автоматизированная высокопроизводительная система на твёрдой фазе на основе лигирования). Он позволяет:

• Собирать фрагменты ДНК, кодирующие TALEN, на магнитной бусине.
• Автоматизировать конструирование с помощью робота для работы с жидкостями.
• Создавать ДНК, кодирующую до 96 TALEN за один день, при стоимости около $75 за TALEN.

Также разработана ручная версия FLASH для лабораторий без роботизированного оборудования, позволяющая собирать до 24 TALEN в день.

Эффективность:

В тестах на клетках человека TALEN, собранные с помощью FLASH, успешно индуцировали разрывы в 84 из 96 целевых генов, связанных с раком или эпигенетической регуляцией (успех ~87.5%).

"Возможность создать TALEN для любой последовательности ДНК с высокой вероятностью успеха меняет наш взгляд на технологию редактирования генов. Теперь вопрос не в том, можно ли нацелиться на ваш ген, а в том, на какие гены вы хотите нацелиться и изменить", — отмечает соавтор Джеффри Д. Сандер.

Важное наблюдение: Исследователи обнаружили, что более длинные TALEN с меньшей вероятностью оказывают токсическое действие на клетку. Это может указывать на то, что более короткие TALEN чаще связываются с непреднамеренными участками генома.

Доступность и будущее:

Команда Джоунга делает информацию и материалы, необходимые для создания TALEN с помощью FLASH, доступными для академического сообщества через сайт http://TALengineering.org.

Джоунг отмечает, что, хотя TALEN, вероятно, станут предпочтительным вариантом для многих применений благодаря простоте дизайна и большему диапазону мишеней, ZFNs могут сохранить преимущества (например, меньший размер и менее повторяющиеся аминокислотные последовательности) для определённых задач, и важно продолжать развивать обе технологии.

Контекст: Нуклеазы для редактирования генов, включая ZFNs и TALEN, были названы журналом Nature Methods "Методом года" за 2011 год.