В последние годы генетические исследования обнаружили тысячи связей между генами и различными заболеваниями. Но для того, чтобы доказать, что конкретный ген играет роль в развитии болезни, исследователям нужен способ нарушить его — то есть выключить ген, включить его или иным образом изменить — и изучить эффекты.Система редактирования генома CRISPR-Cas9 — один из наиболее удобных доступных методов для внесения этих изменений в геном. Хотя этот инструмент уже используется для тестирования эффектов мутаций in vitro — например, в культивируемых клеточных линиях — теперь можно использовать этот инструмент для изучения функций генов с использованием интактных биологических систем.
Система CRISPR-Cas9 полагается на две ключевые функции для редактирования генома: Cas9, «расщепляющий» фермент, способный разрезать ДНК; и направляющая РНК, последовательность, которая направляет Cas9 к интересующей ДНК-мишени в геноме. Однако фермент Cas9 представляет некоторые проблемы с доставкой для приложений in vivo.
«Оснастив мышь Cas9, мы облегчили бремя доставки. Это освобождает пространство для доставки дополнительных элементов, будь то вирусы или наночастицы, что позволяет одновременно мутировать несколько генов и даже вносить точные изменения в последовательности ДНК. — сказал Рэндалл Платт, аспирант Массачусетского технологического института, работающий в Институте Броуда в лаборатории Фэн Чжан, доцент Института исследований мозга Макговерна при Массачусетском технологическом институте и один из основных членов Института Броуда. Платт и Сиди Чен, научный сотрудник Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института им.
Коха, работающий в лаборатории института профессора Филиппа Шарпа, были соавторами статьи.Эта способность одновременно воздействовать на несколько генов может быть особенно полезной при изучении сложных заболеваний, таких как рак, когда мутации более чем в одном гене могут вызывать болезнь. Чтобы продемонстрировать потенциальное применение для исследования рака, авторы использовали «мышь Cas9» для моделирования аденокарциномы легких. Раньше ученым, работающим с моделями животных, приходилось выбивать по одному гену за раз или скрещивать модели животных, чтобы получить ген с необходимыми генетическими модификациями, что является сложным и трудоемким процессом.
«Мышь Cas9 позволяет исследователям более легко воздействовать на несколько генов in vivo», — сказал Чжан, который вместе с Шарпом был соавтором статьи о Cell. «Цель разработки мышей заключалась в расширении возможностей исследователей, чтобы они могли быстрее проверять длинный список генов, участвующих в заболеваниях и нормальных биологических процессах».Исследователи, участвовавшие в работе, также обнаружили, что клетки, полученные от «мыши Cas9», могут быть извлечены для использования в лабораторных экспериментах, и они смогли использовать клетки, экспрессирующие Cas9, для редактирования иммунных дендритных клеток даже после того, как клетки были удалены из мыши. позволяя исследователям экспериментировать с клетками, которые нелегко доступны и часто не имеют срока годности для проведения таких экспериментов.«Как мы продемонстрировали на иммунных клетках, мышь позволяет нам экспериментировать с клетками, которые остаются жизнеспособными только в течение нескольких дней ex vivo, используя тот факт, что они уже экспрессируют Cas9.
Без экспрессии Cas9 у нас не было бы достаточно времени для Система CRISPR творит чудеса ", — сказал член ядра Broad и соавтор статьи Авив Регев, доцент биологии Массачусетского технологического института. Лаборатория Регева, наряду с лабораторией старшего ассоциированного члена Broad Нира Хакоэна (преподаватель Массачусетской больницы общего профиля и Гарвардской медицинской школы), использовала мышь для исследования дендритных клеток, как сообщается в исследовании Cell.
«Генетическая манипуляция — один из наиболее важных инструментов, которые у нас есть для исследования сложных схем, и« мышь Cas9 »поможет нам сделать это более эффективно», — сказал Регев.«Мышь Cas9» была сдана на хранение в лабораторию Джексона, где она доступна всему научному сообществу по запросу.