Новая технология делает возможным крупномасштабное редактирование генов у животных

Новая технология редактирования генов, разработанная исследователями Орегонского университета (UO), позволяет значительно сократить время. Это делает возможным проведение новых видов исследований на животных моделях. Биологи смогут проводить эксперименты по сравнению многих версий гена, выявляя мутации, которые приводят к определенным признакам, и отслеживая их эволюцию во времени.

Такие исследования часто являются первым шагом к выявлению мутаций, имеющих значение для здоровья человека, или к разгадке механизмов, лежащих в основе человеческих заболеваний.

Хотя методы массового редактирования генов были разработаны для одноклеточных организмов, таких как бактерии и дрожжи, это первый случай, когда это стало возможным в таких масштабах для животных.

«В биологии мы проводим много времени, работая с генетическими мутантами. Но у животных мы ограничены количеством генетических мутантов, которые мы можем создать за один раз, — делится Зак Стивенсон, аспирант лаборатории Патрика Филлипса в Калифорнийском университете, который помог разработать метод.

Стивенсон и его коллеги описали свою новую методику в препринте, опубликованном в bioRxiv.

Они протестировали систему на C. elegans, крошечном черве, который является популярным видом для биологических исследований. По словам Стивенсона, аналогичный подход в перспективе может быть использован и на других лабораторных животных, таких как мухи или мыши.

«Генетическая инженерия микробной ДНК стала основой революции в биотехнологии за последние три десятилетия, но ее было трудно осуществить в масштабах животных систем. Новый подход, разработанный в нашей лаборатории, может послужить платформой для совершенно нового способа использования простых животных в качестве основы для синтетической биологии так же, как бактерии и дрожжи использовались на протяжении целого поколения», — отмечают ученые.

Существует множество причин, по которым ученые могут захотеть иметь возможность создавать несколько генетических мутаций одновременно. Например, они могут искать мутацию, которая сделает животное устойчивым к определенному лекарству, или способным выживать в определенных условиях, или менее восприимчивым к болезням. Чтобы найти наиболее эффективный вариант гена, им может потребоваться изучить десятки или даже сотни возможных вариантов.

«Такие эксперименты на животных проводятся мучительно медленно. Каждый мутантный штамм — набор червей с определенной генетической модификацией — должен быть создан индивидуально. Создание одного мутанта обычно занимает от семи до десяти часов практического времени, — говорит Стивенсон. — Используя эту новую систему, вы можете создать десятки тысяч за тот же труд по созданию трех или четырех мутаций».

Чтобы ускорить процесс, Стивенсон и его коллеги разработали способ сжать сотни или даже тысячи возможных мутаций в одну «библиотеку». Каждая книга в библиотеке — это небольшой фрагмент генетического кода, бессмысленный и нефункциональный сам по себе. Каждый фрагмент помещается в специально созданную брешь в гене, который нацелен на него, как генетическая головоломка Mad Libs.

Такая конструкция означает, что вместо того, чтобы по отдельности вводить многим червям различные версии гена, исследователи могут ввести всю библиотеку мутаций в одного червя.

Затем, когда червь размножается, библиотека расширяется. Для каждого потомства случайным образом выбирается одна книга из библиотеки мутаций, дополняющая целевой ген. Когда появляется фрагмент из библиотеки генов, он активирует ген, как щелчок выключателя замыкает электрическую цепь.

В результате получается коллекция червей, которые имеют различные случайно выбранные генетические мутации.

Эксклюзивный перевод*

Фото: Университет штата Орегон

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Депутат Бессараб: при средней зарплате в 75 тыс. рублей пенсия составит 30 тыс.

9 Работник, получающий среднюю зарплату в России — 75 тысяч рублей, может рассчитывать на пенсию …