Исследователи UCLA настраивают CRISPR для ускорения геномного редактирования

        

Мощный инструмент для редактирования генов, CRISPR, произвел революцию в исследованиях, позволив ученым отрезать и исправлять ДНК с замечательной точностью. Но отслеживать влияние этих изменений на функцию генов может потребовать много времени. Исследователи в настоящее время анализируют каждое редактирование по одному, процесс, который может занять недели.

Теперь исследователи UCLA изменили технологию, позволяя им контролировать результаты десятков тысяч изменений генов в то время, когда они в настоящее время занимаются анализом нескольких. Сообщается в Nature Genetics, развитие улучшит способность ученых идентифицировать генетические изменения, которые, скорее всего, нанесут вред клеткам и способствуют болезни.

«В течение нескольких лет ученые использовали CRISPR для одновременного резания многих генов», – сказал ведущий автор Леонид Кругляк, председатель генетики человека в Медицинской школе Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. «Но не было методов CRISPR для редактирования многих генов одновременно. Наша лаборатория первой разработала широкомасштабную технику для достижения этой цели в клетках, структурированных как человеческие клетки».

Предыдущие исследования провели параллельные изменения в бактериальных клетках, которые были организованы иначе, чем человеческие клетки, отметил он.

CRISPR сочетает в себе ножничный белок под названием Cas9 и направляющую молекулу, которая действует как ищейка, чтобы вынюхивать точный сайт в геноме. Когда-то там Cas9 разрушает ДНК, отключая целевой ген. Ученые также могут вставить новый фрагмент ДНК для редактирования последовательности гена и наложения на разрез, сделанный Cas9.

«Чтобы CRISPR правильно вносил изменения в геном, каждая ячейка должна получать правильную комбинацию руководства и патча», – сказал первый автор Meru Sadhu, докторант-исследователь в лаборатории Кругляка. «Правильное доведение пар до тысяч ячеек в то же время создавало сложную научную загадку».

Исследователи из Лос-Анджелеса изобрели метод, который физически соединял тысячи руководств с их патчами-партнерами, позволяя идеально подобранный набор, который должен быть доставлен в каждую ячейку.

Чтобы проверить подход, Кругляк и Садху изучили класс генетических мутаций, предположительно вредных для клеток

Исследователи провели эксперимент у дрожжей, что хорошо поддается крупномасштабным исследованиям CRISPR. Клеточные изменения в ответ на изменения генов происходят быстро у дрожжей и легко наблюдаются.

После выращивания миллионов клеток дрожжей внутри колбы жидкости ученые использовали CRISPR для доставки индивидуального набора парных направляющих и патчей в каждую клетку, одновременно исследуя эффекты примерно 10 000 различных мутаций. Каждый гид и патч инструктировали CRISPR, где можно отрезать ген и какое редактирование ввести.

Через четыре дня команда определила, какие клетки умерли или выжили.

«Мы были удивлены, обнаружив, что некоторые гены, которые, как полагают, необходимы для функционирования клеток, на самом деле не являются», сказал Садху. «В других генах важна только часть белка, в то время как остальное можно отрубить, а клетка все равно выживет».

Команда UCLA надеется, что их техника поможет ученым быстро отличить самые разрушительные генетические изменения от безвредных.

«Теперь мы можем редактировать геном тысячами различных способов, наблюдая положительные или отрицательные эффекты на клетки», – сказал Кругляк, который также является следователем медицинского института Ховарда Хьюза. «Наша конечная цель – помочь ученым свести на нет генетического виновника болезни, привести врачей к прочному диагнозу и дать пациентам возможность получить наиболее эффективное лечение».

      

Source link