Использование компьютерно-спроектированной ДНК для изучения идентичности клеток

Ученые из Центра молекулярной медицины им. Макса Дельбрюка (Германия) создали алгоритм для проектирования инструментов, которые с помощью сегментов ДНК — «синтетических локус-контролирующих регионов» (sLCR) — позволяют определять идентичность и состояние клеток в реальном времени. Исследование под руководством доктора Гаэтано Гарджуло опубликовано в Nature Communications.

Как работает алгоритм

• Алгоритм «логического дизайна синтетической цис-регуляторной ДНК» (LSD) анализирует геномы человека или мыши.
• На основе известных генов и транскрипционных факторов, связанных с изучаемым клеточным состоянием, он находит и ранжирует последовательности-кандидаты (промоторы и энхансеры) длиной 150 пар оснований.
• Эти последовательности используются для создания sLCR — инструмента, который включает в себя флуоресцентный репортерный белок.

Принцип действия sLCR

sLCR действует как «автоматическая лампа» внутри клетки: она «включается» (начинает светиться определенным цветом) только при определенных условиях, которые хотят изучить ученые. Это позволяет визуализировать и отслеживать состояние клеток в реальном времени под флуоресцентным микроскопом.

Практическое применение и проверка

• Алгоритм уже использовали для скрининга препаратов против клеток, инфицированных SARS-CoV-2 (результаты в Science Advances), и для изучения механизмов глиобластомы.
• Метод позволяет изучать переходы клеток из одного типа в другой и тестировать комбинации терапий для конкретных клеточных состояний.
• В будущем систему планируют применять для контроля качества клеточных терапий (например, CAR-T-клеток) во время их производства.

«Этот алгоритм позволяет нам создавать точные инструменты из ДНК для маркировки и изучения клеток, открывая новые возможности для понимания клеточного поведения», — говорит Гаэтано Гарджуло.