Рак и многие другие болезни основаны на генетических дефектах. Организм часто может компенсировать дефект одного гена; только сочетание нескольких генетических ошибок приводит к клинической картине.

Технология мультиплексирования 3Cs, основанная на технологии CRISPR-Cas, разработанная в Университете Гете во Франкфурте, теперь предлагает способ моделирования миллионов таких комбинаций генетических дефектов и изучения их воздействия на культуру клеток. Эти «генные ножницы» позволяют целенаправленно вводить, удалять и выключать гены. Для этой цели небольшие фрагменты генетического материала («единственная направляющая РНК») используются в качестве «адресов», которые направляют генные ножницы к определенным участкам ДНК, где генные ножницы затем становятся активными.

Ученые из Института биохимии II Университета Гете расширили методику 3Cs, которую они разработали и запатентовали три года назад. 3Cs означает ковалентно-замкнутый циклический синтез, потому что элементы РНК, используемые для CRISPR-Cas, генерируются с помощью циклического синтеза и, таким образом, распределяются более равномерно. Имея целую библиотеку таких колец РНК, любой ген в клетке может быть адресно адресован, чтобы изменить или отключить его.

Новая технология мультиплексирования 3Cs теперь позволяет даже одновременно манипулировать двумя генами в одной клетке.

Мы можем создавать «адресные» библиотеки РНК для всех возможных комбинаций двух генов. Это позволяет тестировать до нескольких миллионов комбинаций одновременно в одном эксперименте »

Д-р Мануэль Каулич, Франкфуртский университет Геоте

До сих пор стоимость и трудозатраты на такие эксперименты были очень высокими; новая методика исследовательской группы снижает ее, включая затраты, в десять раз. Это связано с тем, что команда может создавать библиотеки адресов очень единообразно и с высоким качеством благодаря новой технологии мультиплексирования 3C. «Из-за посредственного качества ранее доступных библиотек CRISPR-Cas всегда приходилось проводить очень большие эксперименты, чтобы статистически компенсировать любые возникающие ошибки», – говорит Каулич

.

На примере различных генов, участвующих в процессах деградации, исследовательская группа продемонстрировала потенциал нового метода мультиплексирования 3Cs: они исследовали почти 13 000 двусторонних комбинаций генов, которые отвечают за процессы рециклирования (аутофагии) в клетке. С их помощью клетка разрушается и перерабатывает «изношенные» компоненты клетки. Нарушения аутофагии могут запускать пролиферацию клеток.

«Используя технику мультиплексирования 3Cs, мы смогли идентифицировать, например, два гена, участвующих в аутофагии, отключение которых приводит к неконтролируемому росту клеток», – объясняет Каулич. «Именно эти мутации аутофагии встречаются у каждого пятого пациента с плоскоклеточной карциномой легкого. Таким образом, мы можем очень эффективно искать в экспериментах на клеточных культурах гены, которые играют важную роль в развитии рака, а также заболеваний нервная и иммунная системы, и они подходят как возможные мишени для лечения »