Новая технология редактирования генома множества мутаций в живых организмах

Новая технология редактирования генома множества мутаций в живых организмах

Способность редактировать гены в живых организмах дарит возможность лечения множества наследственных заболеваний. Однако многие виды инструментов для редактирования геномов не могут предназначаться для критических областей ДНК, и создание такой технологии было затруднено вследствие большого разнообразия клеток.
 96 •
  0
04.09.2019
www.shutterstock.com

В настоящее время исследователи Института Солка (Salk Institute) разработали новый инструмент для редактирования генома мыши, получивший название SATI. Объектом для исследования команды является широкий спектр мутаций различных клеток. Новая технология редактирования генома, описанная 23 августа 2019 года в Cell Research, может быть использована на большом разнообразии мутации генов, приводящих к таким заболеваниям как болезнь Гентингтона и прогерия, или синдром преждевременного старения.

«Это исследование показало, что SATI является мощным инструментом для редактирования генома», - делится мнением Хуан Карлос Изписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte), профессор лаборатории экспрессии генов Института Солка (Salk's Gene Expression Laboratory) и главный автор статьи. «Это может оказаться полезным в разработке эффективных стратегий для замены генов-мишеней при различных типах мутаций и дает возможность использования инструментов редактирования генома для лечения множества генетических патологий».

Методы, которые видоизменяют ДНК, такие, как система CRISPR-Cas9, как правило, наиболее эффективны при делении клеток, таких как клетки кожи или кишечника, с использованием нормальных механизмов репарации ДНК. Лаборатория Izpisua Belmonte ранее заявила, что их технология редактирования геномов на основе CRISPR/Cas9, называемая HITI (для гомологичной независимой специфической интеграции), может быть нацелена и на пролиферирующие клетки, и на непролиферирующие. Белок-кодирующие области выполняют функцию рецептов для производства белков, в то время как области, называемые некодирующими, выступают в роли поваров, решающих, сколько еды нужно приготовить. Эти некодирующие области составляют большую часть ДНК (~98%) и регулируют многие клеточные функции, такие как выключение и включение генов, поэтому могут быть ценной мишенью для генотерапии в будущем.

«Мы стремились создать универсальный инструмент для таргетирования некодирующих областей ДНК, которые не повлияли бы на функцию гена и позволили бы взаимодействовать при различных мутациях в различных клетках», - повествует Мако Ямамото (Mako Yamamoto), соавтор статьи и постдок в лаборатории Izpisua Belmonte. «В качестве доказательства концепции мы сосредоточились на модели преждевременного старения у мыши, вызванного мутацией, которую трудно восстановить с помощью существующих инструментов редактирования генома».

Новый метод нокина генов, который ученые называют SATI (расшифровывается как межклеточная линеаризованная одиночная гомологичная донор-опосредованная интрон-таргетная интеграция), является результатом развития ранее известного метода HITI, позволяющего изучить дополнительные области генома. SATI работает путем вставки нормальной копии проблемного гена в некодирующую область ДНК перед местоположением мутации. Затем новый ген интегрируется в геном вместе со старым одним из нескольких способов репарации ДНК, освобождая организм от пагубного воздействия исходного, мутированного гена, при этом исключается риск повреждения, связанный с его полной заменой.

Ученые протестировали SATI на живых мышах с прогерией, которая вызвана мутацией в гене LMNA. И у людей, и у мышей с прогерией отмечаются признаки преждевременного старения, сердечной дисфункции и резко сокращенной продолжительности жизни из-за накопления белка прогерина. Используя SATI, нормальная копия гена LMNA была внедрена мышам с прогерией. Исследователям удалось отметить сокращение старения в нескольких тканях, включая кожу и селезенку. Также большим достижением стало увеличение продолжительности жизни (увеличение на 45% по сравнению с контрольной группой). Следовательно, у людей продолжительность жизни смогла бы увеличиться на десятки лет. Таким образом, SATI представляет собой первую технологию коррекции генов in vivo, действие которой направлено на некодирующие области ДНК в нескольких типах тканей.

В будущем команда стремится повысить эффективность SATI путем увеличения числа клеток, которые включают в себя новую ДНК.

«Точнее говоря, мы более детально будем исследовать клеточные системы, участвующие в репарации ДНК, чтобы еще больше усовершенствовать технологию SATI для лучшей коррекции ДНК», - делится своими планами Рейна Эрнандес-Бенитес (Reyna Hernandez-Benitez), постдок в лаборатории Izpisua Belmonte и еще один автор статьи.

Источник перевода: sciencedaily.com

Консультанты:

Актуальное

Главное


Партнеры

Все партнеры