Исследователи усовершенствовали технологию защиты генетически модифицированных клеток

Генетически модифицированные клеточные линии, используемые в биомедицинских исследованиях, долгое время были подвержены ошибочной идентификации и несанкционированному использованию, что ежегодно приводит к потере миллиардов долларов и ставит под угрозу важные научные открытия. Эти проблемы подрывают воспроизводимость результатов исследований и ставят под риск ценную интеллектуальную собственность.

Исследователи из Техасского университета в Далласе разработали новый метод встраивания уникальных генетических идентификаторов в модифицированные клеточные линии, устраняющий ошибки идентификации и защищающий инновации с помощью несанкционируемых геномных меток.

"Существуют тысячи генетически модифицированных клеточных линий, но у нас часто нет надежного способа проверить их подлинность и происхождение. Наша команда решает эту проблему, разрабатывая решения, которые встраивают уникальные генетические ID — по сути, штрих-коды — прямо в клетки", — говорит доктор Леонидас Блерис, профессор биоинженерии и автор исследования, опубликованного в журнале Advanced Science.

Широкое использование инструмента редактирования генов CRISPR ускорило создание новых исследовательских моделей, но этот быстрый рост опередил текущие возможности аутентификации.

"Существующие методы не могут надежно отличить клеточные линии, имеющие общее происхождение, но несущие разные генетические модификации. Это делает биомедицинские исследования уязвимыми из-за ошибочной идентификации, перекрестного загрязнения и несанкционированного использования", — отмечает Блерис.

Вдохновившись технологией защиты микрочипов, исследователи применили концепцию физически неклонируемых функций (PUF) к живым клеткам, создавая уникальные, несанкционируемые генетические "отпечатки пальцев", которые невозможно скопировать.

"Биотехнологические компании теперь могут "штрихкодировать" свои клеточные линии для защиты продукта", — заявил Блерис.

В 2022 году исследователи разработали двухэтапную версию технологии генетических PUF. Новое исследование сокращает процесс до одного шага, упрощая внедрение.

Как работает метод:

• Используется CRISPR для наведения фермента Cas9, который разрезает ДНК в определенных местах.
• Целью является область генома, называемая "безопасной гаванью" — место, где модификации можно вносить, не влияя на функцию клетки.
• Для репарации разрыва используется другой фермент — терминальная дезоксинуклеотидилтрансфераза, который добавляет случайные последовательности ДНК в область "безопасной гавани".
• Добавленные последовательности формируют уникальный паттерн в клеточной популяции, который служит идентификатором.

Исследователи также разработали инструменты машинного обучения для верификации идентичности клеточных линий.

"Разработанный нами метод на основе машинного обучения позволяет полностью использовать пространство генетических отпечатков и повысить точность идентификации клеточных линий", — сказал Тэк Канг, соавтор исследования.