Улучшенная CRISPR позволяет исследовать все этапы здоровья и болезни в каждом типе клеток

Исследователи из Института Сэнгера и Кембриджского университета создали более эффективную и управляемую платформу для редактирования генома CRISPR — sOPTiKO. В журнале Development они описывают, как эта общедоступная одноэтапная система работает в каждой клетке организма и на любой стадии развития. Этот подход поможет в исследованиях в области биологии развития, регенерации тканей и рака.

Были разработаны два взаимодополняющих метода:

• sOPTiKO — система нокаута, которая «выключает» гены, нарушая ДНК.
• sOPTiKD — система нокдауна, которая подавляет активность генов, нарушая РНК.

Используя эти методы, учёные могут индуцибельно отключать или «заглушать» гены в любом типе клеток и на любом этапе их развития — от стволовой клетки до полностью дифференцированной взрослой клетки. Это позволит исследователям по всему миру быстро и точно изучать меняющуюся роль генов по мере превращения клеток в ткани (печень, кожа, сердце) и выяснять, как это влияет на здоровье и болезнь.

Тело содержит около 37 триллионов клеток, а геном человека — лишь около 20 000 генов. Поэтому для создания разных тканей и типов клеток различные комбинации генов должны работать в разные моменты развития органа или ткани. Возможность выключать гены на конкретных этапах позволяет исследовать их меняющуюся роль.

Профессор Людовик Валье (Кембриджский институт стволовых клеток и Институт Сэнгера): «Раньше, если мы нокаутировали ген, мы видели эффект только на самом первом этапе. Позволяя гену работать в процессе развития клетки, а затем выключая его с помощью sOPTiKO на более поздней стадии, мы можем исследовать, что именно он делает на этом этапе».

Методы sOPTiKO и sOPTiKD позволяют подавлять активность нескольких генов одновременно, что открывает возможность изучать роль целых семейств родственных генов.

Кроме того, эта общедоступная система делает эксперименты значительно быстрее и дешевле. sOPTiKO высоко гибок и может использоваться в любой ткани без необходимости создавать новую систему каждый раз. sOPTiKD обеспечивает огромный прирост эффективности: он позволяет нокаутировать несколько генов за один шаг. Ранее, чтобы подавить активность трёх генов, процесс занимал около девяти месяцев. Теперь это можно сделать за 1–2 месяца.

Доктор Алессандро Бертеро (Кембриджский институт стволовых клеток): «Два ключевых преимущества sOPTiKO/sOPTiKD перед другими системами CRISPR — это истинная индуцибельность и работа практически в любом типе клеток. Теперь можно нокаутировать один и тот же ген параллельно в разных типах клеток с разными функциями».