Настоящую революцию в генной инженерии произвело открытие
системы CRISPR/Cas9. CRISPR – это короткие повторяющиеся участки в ДНК (дословно
«сгруппированные короткие палиндромные повторы»), которые вместе с белками Cas
(дословно «белки, связанные с CRISPR») представляют собой своеобразный аналог
иммунитета у бактерий, они помогают микроорганизмам защищаться от вирусов.
CRISPR хранят в себе информацию о вирусах, ранее атаковавших бактерии, а Cas
разрезают вирусную ДНК для дальнейшего уничтожения. С 2013 года мировое научное
сообщество начало применять эту систему для редактирования генов не только
бактерий, но и высших организмов (активно проводятся первые эксперименты на
клетках человека), что открывает новые возможности для лечения всевозможных
болезней человека, включая тяжелейшие вирусные, онкологические и наследственные
(например, ВИЧ, синдром Дауна и др.)
Российские ученые из 6 крупных научных организаций г.
Москвы и г. Пущино совместно разработали новую стратегию получения клеточных
нокаутов, которая избавляет от долгой и кропотливой процедуры выращивания и
скрининга клонов в целях поиска желаемой мутации. С результатами этого крупного
исследования подробнее можно ознакомиться в февральском номере журнала
Scientific Reports, публикуемого издательством Nature Research(https://www.nature.com/srep/).
Основной разработчик данного подхода, Мазуров
Дмитрий Вячеславович, кандидат медицинских наук, руководитель группы
клеточных и генных технологий Института биологии гена РАН поделился с
пресс-службой ИТЭБ РАН основной идеей метода «Разработанный нами новый
метод отбора редактированных клеток заключается в том, что клетки с искомой
генной модификацией экспонируют на своей поверхности короткий пептид. С помощью
антитела к данному пептиду и, используя метод клеточной сортировки, можно легко
и быстро выделить желаемые клетки-нокауты по любым генам, в том числе продукты
которых находятся внутри клетки или секретируются во внешнюю среду.
Генетическая конструкция, которую мы разработали, и которая позволяет пептиду
транспортироваться на поверхность клетки и одновременно выключать ген, является
самой короткой, но в тоже время эффективной среди существующих в настоящее
время маркеров селекции. Мы назвали наш метод SORTS (surface oligopeptide knock-infor rapid target selection),
аббревиатура которого в переводе близка к слову «сортировка» и отражает суть
нового метода. SORTS оказался полезным не только для необратимой
инактивации гена, но и для регулируемого с помощью так называемого дегрона
выключения гена на уровне белка, что позволяет изучать функцию жизненно-важных
генов».
Соавтор данной работы, Холмухамедов Эхсон
Лукманович, доктор биологических наук, главный научный сотрудник
лаборатории фармакологической регуляции клеточной резистентности Института
теоретической и экспериментальной биофизики РАН, подтвердил новизну и
экспериментальные преимущества нового подхода: «Разработанный метод
обеспечивает быстрый и эффективный отбор полученных нокаутов без длительного и
трудоемкого метода клонирования клеток, что позволило нам быстро и надежно
получить три линии генетически отредактированных клеток эмбриональных почек
человека, нокаутных по содержанию митохондриальных поринов». Применение
этого метода, по утверждению авторов «подходит для любых генов, а
также может иметь дополнительные преимущества по сравнению с уже имеющимися
методами молекулярной биологии». На примере клеточных культур
человека, зараженных ВИЧ, авторский коллектив уже продемонстрировал возможность
уничтожения данного вируса, ДНК которого стабильно встраивается в геном
человека и не может быть удалена современными средствами лечения. Работа в этом
направлении продолжается.
Исследование поддержано грантами 18-14-00333, 17-14-01107 Российского
научного фонда, программой фундаментальных научных исследований государственных
академий на 2013-2020годы, грантами 18-29-07052, 18-04-01016 и 18-34-00712 от Российского фонда фундаментальных
исследований, а также проектом 14.Z50. 31.
Источник:
A. Zotova, A. Pichugin, A. Atemasova, E. Knyazhanskaya, E.
Lopatukhina, N. Mitkin, E. Holmuhamedov, M. Gottikh, D. Kuprash, A. Filatov
& D. Mazurov Isolation of gene-edited cells via knock-in of short
glycophosphatidylinositol-anchored epitope tags // Scientific Reports, 2019,
V.9, N 3132.
https://www.nature.com/articles/s41598-019-40219-z
Материал подготовила:
Полина Кирсанова
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru,
Пресс-релизы ИТЭБ РАН: http://web.iteb.psn.ru/press-release.htm