Японские учёные впервые применили невирусную доставку генов у приматов

Генетическая модификация нечеловекообразных приматов долгое время ограничивалась необходимостью использования вирусных методов доставки генов. Исследователи из Японии успешно применили невирусную систему для введения трансгена (искусственно вставленного в организм гена) в обезьян вида Macaca fascicularis (яванский макак). Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Мелкие животные модели, такие как мыши, не полностью воспроизводят сложность человеческих болезней, особенно в области инфекционных и нейропсихиатрических заболеваний. Это делает нечеловекообразных приматов важной моделью для биомедицинских исследований.

Однако генетическая модификация этих приматов была сложной задачей. Традиционные вирусные методы требуют специальных защищённых лабораторий, ограничены по размеру трансгена, который может нести вирус, и не позволяют точно отбирать модифицированные эмбрионы до имплантации.

Чтобы преодолеть эти ограничения, команда использовала альтернативу — невирусную систему транспозона piggyBac. Транспозоны — это последовательности ДНК, способные менять положение в геноме. Они являются ценным инструментом генной инженерии, так как могут стабильно интегрировать генетический материал в ДНК хозяина.

Система piggyBac имеет несколько преимуществ перед вирусными подходами:

• Большая гибкость по размеру переносимого трансгена.
• Возможность подтвердить успешную модификацию на стадии раннего эмбриона, что позволяет эффективнее проводить скрининг эмбрионов до имплантации.

С помощью этого метода команда успешно создала трансгенных яванских макаков. У полученных обезьян наблюдалась повсеместная экспрессия флуоресцентных репортёрных генов:

• Красный флуоресцентный белок локализовался в клеточных мембранах.
• Зелёный флуоресцентный белок локализовался в ядрах клеток.

Экспрессия была подтверждена во всех исследованных тканях, включая половые клетки, что демонстрирует стабильное введение трансгена. Эти результаты указывают на значительный потенциал системы piggyBac для создания генетически модифицированных приматов.

Хотя паттерн интеграции трансгена был одинаковым в разных тканях, уровни экспрессии варьировались. Эта вариабельность подчёркивает необходимость в будущих приложениях тщательно подбирать промоторы (регуляторные области ДНК, включающие и выключающие гены) в зависимости от целевой ткани. Например, гены OCT3/4 и DDX4 важны для дифференцировки половых клеток, а SYN1 и THY1 — для дифференцировки нейрональной линии.

«Наше исследование представляет собой веху в области генной инженерии, — объясняет руководитель проекта доктор Томоюки Цукияма. — Наш метод предоставляет практичный и эффективный способ введения трансгенов в нечеловекообразных приматов, что, мы надеемся, откроет новые пути к пониманию сложных человеческих болезней».

В планах команды — расширить применение системы для мультиплексной экспрессии генов и точного контроля над трансгеном, что позволит создавать более сложные генетические модели. Также исследователи изучают возможность интеграции эпигенетических данных (о том, как гены включаются и выключаются) для лучшего понимания регуляции экспрессии генов на молекулярном уровне.