Геномное редактирование у сельскохозяйственных животных: Куры и свиньи со встроенными генетическими ножницами
Исследователи из TUM продемонстрировали способ эффективного изучения молекулярных механизмов устойчивости к болезням или биомедицинских проблем у сельскохозяйственных животных. Теперь можно вносить специфические мутации в гены в нужном органе или даже корректировать существующие гены без создания новой животной модели для каждой целевой генетической мишени. Это сокращает количество животных, необходимых для исследований.
CRISPR/Cas9 позволяет проводить нужные манипуляции с генами
CRISPR/Cas9 — это инструмент для перезаписи ДНК. С его помощью гены можно инактивировать или специфически модифицировать. Система CRISPR/Cas9 состоит из двух компонентов:
- gРНК (guide RNA) — короткая последовательность, специфично связывающаяся с участком ДНК гена, который нужно изменить.
- Нуклеаза Cas9, собственно «генетические ножницы», связывается с gРНК и разрезает соответствующий участок целевой ДНК. Этот разрез активирует механизмы репарации, которые могут инактивировать функции гена или внести специфические мутации.
Здоровые куры и свиньи со встроенными генными ножницами
«Созданные животные уже сами по себе предоставляют генетические ножницы — белок Cas9. Поэтому всё, что нам нужно сделать, — это ввести направляющие РНК, чтобы получить животных с определёнными генетическими характеристиками», — объясняет профессор Бенджамин Шуссер. «Первоначальное создание этих животных заняло около трёх лет. Теперь Cas9 можно использовать на всех стадиях развития животного, поскольку каждая клетка в организме постоянно обладает белком Cas9. Мы успешно применили эту технику как в куриных эмбрионах, так и у живых свиней».
Полученные исследователями здоровые куры и свиньи обладают нуклеазой Cas9 во всех изученных органах. Это особенно полезно для биомедицинских и сельскохозяйственных исследований.
Аналитический инструмент для борьбы с вирусными или онкологическими заболеваниями
Свиньи используются в качестве моделей болезней человека, поскольку их анатомия и физиология гораздо больше похожи на человеческие по сравнению с мышами (ныне распространённой моделью). Таким образом, модифицированная свинья может помочь лучше понять механизм канцерогенеза у людей. Потенциальные новые методы лечения для человека также можно тестировать на таких животных.
«Благодаря наличию Cas9 в клетках процессы значительно ускоряются и упрощаются, — говорит профессор Ангелика Шнике. — Животные, оснащённые Cas9, позволяют, например, специфически инактивировать гены, связанные с опухолями, и моделировать развитие рака».
Свиньи и куры с Cas9 позволяют исследователям тестировать, какие гены могут быть вовлечены в формирование признаков, таких как устойчивость к болезням, непосредственно на животном. «Механизм системы CRISPR/Cas9 также может быть полезен для борьбы с инфекциями, вызываемыми ДНК-содержащими вирусами. Первоначальные эксперименты на культуре клеток показали, что это уже работает для вируса герпеса птиц», — отмечает профессор Шуссер.
Важный ресурс для биомедицинских и сельскохозяйственных исследований
«Наши куры и свиньи, экспрессирующие Cas9, представляют собой инновационный ресурс для геномного редактирования в биомедицинских и сельскохозяйственных науках. Более того, эти животные также доступны другим исследовательским группам. Таким образом, эффективное редактирование генома у живых животных имеет потенциал для значительного продвижения биомедицинских и сельскохозяйственных исследований», — резюмирует профессор Шнике.