«Мы использовали CRISPR / Cas для мутации генов и раньше, но природа целевых мутаций была непредсказуемой», — говорит член-основатель Whitehead Рудольф Джениш. «Теперь мы можем делать определенные удаления, определяемые двумя разрезами. Мы можем использовать это для создания условных мышей за один шаг, и мы можем легко и очень эффективно вставлять фрагменты ДНК до трех тысяч пар оснований. Раньше создание таких мышей требовало гораздо больше работы ».Система CRISPR / Cas (для «сгруппированных с регулярными промежутками коротких палиндромных повторов / связанных с CRISPR») основана на иммунной защите против вирусных захватчиков у бактерий и архей.
Ученые недавно адаптировали эту защиту для быстрого и эффективного изменения геномов клеток мыши и человека. Однако до сих пор исследователям еще предстояло использовать CRISPR / Cas для создания одного из самых полезных инструментов для генетических исследований: условно-мутантной мыши.
Геном условно мутантной мыши содержит ген или набор генов, которые можно включать или выключать с помощью определенного сигнала. Включая или отключая гены, ученые могут выявить роль определенных генов в биологических функциях и заболеваниях.Ранее ученые создавали такие модельные организмы, используя сложный и трудоемкий процесс, требующий использования эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). К сожалению, ученые смогли эффективно манипулировать ESC только у мышей и крыс — ограничение, которое затрудняет исследования этого типа.
Используя CRISPR / Cas, Яениш и его лаборатория создали мышей с условными аллелями, а также мышей, несущих несколько помеченных генов, которые сообщают, экспрессируются ли эти гены. Их работа описана в номере журнала Cell от 12 сентября.Эксперименты исследователей также развеивают опасения относительно нецелевой деятельности CRISPR / Cas.
«Недавние исследования линий раковых клеток человека вызвали некоторые опасения по поводу специфичности CRISPR / Cas, — говорит Чикду Шивалила, соавтор статьи о клетках и аспирант лаборатории Яениша. — Наше исследование показывает, что неспецифические Расщепления ДНК могут произойти, но они редки и предсказуемы ».Последняя работа лаборатории Jaenisch открывает ряд возможностей для будущих исследований.«Методы, которые мы описали в этой работе, значительно увеличат скорость создания генно-модифицированных животных», — говорит Хуэй Ян, научный сотрудник лаборатории Jaenisch и соавтор. «Я хотел бы использовать CRISPR / Cas для создания сложных моделей заболеваний с использованием этого метода».
Поскольку CRISPR / Cas не полагается на ESC, его можно использовать для генетической модификации любого животного, включая домашний скот.«Мы еще не пробовали это сделать, но я хотел бы адаптировать систему CRISPR / Cas для геномной инженерии у крупных животных, таких как приматы, для моделирования болезней или крупного рогатого скота для сельскохозяйственных целей», — говорит Хаойи Ван, соавтор. и научный сотрудник лаборатории Jaenisch. «Если так, то этот метод может быть очень важен и с экономической точки зрения».