Новая система контроля синтетических генов
Исследователи MIT разработали новый способ точного контроля количества производимого в клетках млекопитающих белка, используя подход на основе белков CRISPR.
Эта методика может применяться для тонкой настройки производства полезных белков, например, моноклональных антител для лечения рака, или других аспектов клеточного поведения. В исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные показали, что система работает в различных типах клеток млекопитающих с высоко воспроизводимыми результатами.
«Это высокопредсказуемая система, которую можно спроектировать заранее и получить ожидаемый результат», — говорит Уильям К.В. Чен, бывший научный сотрудник MIT. «Это очень настраиваемая система, подходящая для различных биомедицинских применений в разных типах клеток».
Контроль генов
Исследователи создали систему для доставки трансгена и точного контроля его экспрессии. «Идея в том, чтобы иметь полный спектр синтетических промоторов, которые могут работать от очень низкого до очень высокого уровня, для различных клеточных применений», — поясняет Чен.
Система включает несколько компонентов:
- Целевой ген с операторной последовательностью — искусственными сайтами связывания транскрипционных факторов.
- Гидовую РНК, связывающуюся с этими сайтами.
- Транскрипционный активационный домен, присоединённый к деактивированному белку Cas9.
Когда этот комплекс связывается с синтетическим промотором, он запускает экспрессию гена. Промоторы системы отличаются от естественных, чтобы не влиять на собственный геном клетки. Каждый оператор содержит от 2 до 16 копий сайта связывания, что позволяет линейно регулировать количество производимого белка.
Высокая воспроизводимость
Систему протестировали в нескольких типах клеток млекопитающих, включая клетки яичников китайского хомячка (CHO), которые часто используются в промышленных биореакторах. Результаты были очень схожими в CHO-клетках, мышиных и крысиных миобластах, клетках эмбриональных почек человека и индуцированных плюрипотентных стволовых клетках человека.
«Система демонстрирует очень высокую воспроизводимость в разных типах клеток и для разных генов-мишеней», — отмечает Чен.
После демонстрации контроля над производством флуоресцентных белков, исследователи запрограммировали клетки на производство двух основных сегментов моноклонального антитела JUG444, а также различных количеств человеческого антитела anti-PD1. При воздействии на T-клетки человека, клетки, продуцирующие больше антител, усиливали противоопухолевую активность T-клеток.
Для внедрения системы в промышленные процессы потребуется дополнительная работа, так как в исследовании клетки выращивались на плоской поверхности, а не в суспензии, как в биореакторах.