Новый метод исправления мутаций, вызывающих заболевание

Last Updated on 11.06.2021 by

Редактирование генов, или целенаправленное изменение последовательности ДНК гена, является мощным инструментом для изучения того, как мутации вызывают болезнь, и для внесения изменений в ДНК человека в терапевтических целях. Новый метод редактирования генов, который можно использовать для обеих целей, теперь был разработан группой под руководством Гопина Фэна, Джеймса У. (1963) и Патрисии Т. Пойтрас, профессора мозговых и когнитивных наук в Массачусетском технологическом институте.

«Этот технический прогресс может ускорить создание моделей болезней у животных и, что особенно важно, открывает совершенно новую методологию исправления мутаций, вызывающих заболевание», — говорит Фен, который также является членом Института Броуда Гарварда и Массачусетского технологического института, а также заместитель директора Института исследований мозга Макговерна при Массачусетском технологическом институте. Новые результаты были опубликованы в Интернете в журнале Cell.

Генетические модели болезни

Основная цель лаборатории Фенга — точно определить, что идет не так с нарушениями развития нервной системы и психоневрологическими расстройствами, путем создания моделей на животных, несущих генные мутации, вызывающие эти расстройства у людей. Новые модели могут быть созданы путем введения в эмбрионы средств редактирования генов вместе с фрагментом ДНК, несущим желаемую мутацию.

В одном из таких методов инструмент редактирования генов CRISPR запрограммирован на разрезание целевого гена, тем самым активируя естественные механизмы ДНК, которые «восстанавливают» поврежденный ген с помощью введенной матричной ДНК. Затем сконструированные клетки используются для создания потомства, способного передавать генетические изменения следующим поколениям, создавая стабильную генетическую линию, в которой тестируются болезнь и методы лечения.

Хотя CRISPR ускорил процесс создания таких моделей заболеваний, этот процесс может занять месяцы или годы. Причины неэффективности заключаются в том, что многие обработанные клетки вообще не претерпевают желаемого изменения последовательности ДНК, и изменение происходит только на одной из двух копий гена (для большинства генов каждая клетка содержит две версии, одну от отца и одну от мать).

Стремясь повысить эффективность процесса редактирования генов, команда лаборатории Фэна первоначально выдвинула гипотезу, что добавление белка репарации ДНК под названием RAD51 к стандартной смеси инструментов редактирования генов CRISPR увеличит вероятность того, что клетка (в данном случае оплодотворенная мышь) яйцо или одноклеточный эмбрион) подвергнется желаемому генетическому изменению.