Улучшенная доставка инструментов генного редактирования для изучения болезней

Исследователи из Университета штата Пенсильвания разработали метод, который значительно повышает эффективность и продолжительность жизни инструментов CRISPR-Cas9 в стволовых клетках. Результаты опубликованы в журнале Bioactive Materials.

Проблема и цель

Использование стволовых клеток для моделирования заболеваний в различных типах тканей затруднено из-за неэффективной, дорогой или медленной доставки в них инструментов генного редактирования.

Новый метод доставки

Команда использовала систему PiggyBac — фермент, который позволяет осуществить долгосрочную интеграцию инструментов CRISPR в геном клетки. В отличие от обычных методов доставки на основе ДНК (где инструменты разрушаются через ~3 дня), PiggyBac обеспечивает постоянное внедрение редакторов в генетический код.

Эксперимент и результаты

  • Метод тестировали на эмбриональных стволовых клетках человека и индуцированных плюрипотентных стволовых клетках.
  • Система PiggyBac с инструментами CRISPR (нацеленными на отключение конкретного белка) вводилась в клетки с помощью электрического импульса.
  • Через 7 дней 99% клеток имели мутацию, блокирующую экспрессию целевого белка.
  • Традиционные методы доставки ДНК давали результат лишь в ~10% клеток.
  • Важное преимущество: система PiggyBac позволяет удалить инструменты редактирования из генома после создания нужных мутаций.

Значение исследования

Метод открывает возможности для быстрого и эффективного изучения генетических заболеваний в лабораторных условиях:

  • Моделирование болезней «в чашке»: перепрограммирование клеток кожи пациента в стволовые, а затем — в клетки сердца или нейроны с нужными мутациями.
  • Изучение связей «ген-болезнь» в критических тканях (нервная, сердечная мышца) без необходимости инвазивного забора биоматериала у пациента.

Как отметил руководитель исследования Сяоцзюнь (Лэнс) Лиан: «Мы можем изучать болезни человека в лаборатории быстрыми темпами с почти 100% эффективностью создания связанных с болезнью мутаций в стволовых клетках».