Группа исследователей из Киотского университета разработала стопроцентно точный метод изучения полиморфизма генов.
Уникальность методики заключается в том, что восстановительные механизмы самой клетки направляются в нужное русло, создается точная копия клетки для изучения заболеваний, связанных с мутациями.
Единичные нуклеотидные полиморфизмы, или снипы (от англ. single nucleotide polymorphism, SNP) – это наиболее распространенный тип вариаций в геноме человека. Известно более 10 миллионов снипов, многие из которых связаны с такими распространенными заболеваниями, как болезнь Альцгеймера, сахарный диабет и прочими.
Чтобы доказать причастность одного конкретного снипа к развитию заболевания, необходимо сравнение пары клеток, генетическая информация которых практически полностью совпадает. Такие клетки называются изогенными. В идеале, нужно сравнивать изогенные «близнецы» – клетки, генетическая информация которых абсолютно идентична и отличается только исследуемым снипом.
Создание таких клеток-близнецов – непростая задача. Японские учёные разработали новую технологию редактирования генома, которая позволяет вставить снип вместе с флюоресцирующим геном-репортером, действующим как опознавательный сигнал для выявления измененных клеток.
По левую и правую стороны от гена-репортера авторы расположили короткие одинаковые последовательности ДНК – микрогомологи. К этой системе добавили уникальные участки ДНК, которые исполняли роль мишеней для CRISPR – фермента, отсекающего гены.
Собственная система репарации ДНК клетки, заключающаяся в соединении двух микрогомологов с вырезанием последовательности, расположенной между ними, таким образом, была направлена учёными на удаление флюоресцирующего гена-репортера с сохранением снипа. Сравнение такой клетки с нормальными – суть эффективного метода изогенных близнецов.
Авторы назвали новый способ редактирования генома MhAX (Microhomology-Assisted eXcision). Используя его, они создали мутации в генах HPRT и APRT, ответственные за развитие подагры и болезней почек. Биохимические анализы показали, что в клетках с мутацией в гене HPRT были характерные для подагры нарушения метаболизма, в то время как в клетках-близнецах, полученных в этом эксперименте, нарушений не было.
Мутация гена APRT, часто встречающаяся у пациентов с острой почечной недостаточностью, также продемонстрировала высокую эффективность метода MhAX, так как было необходимо изучить влияние генов от матери и отца.
Исследователи уже начали использовать новую разработку для создания и коррекции моделей других заболеваний: в настоящее время они изучают генетические причины тяжелой формы сахарного диабета. Глубокое понимание механизмов болезни, достигнутое с использованием MhAX, однажды даст толчок к его излечению.
Статья S. Kim et al. Microhomology-assisted scarless genome editing in human iPSCsопубликована в журнале Nature Communications.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам EurekAlert: Stem cell 'twins' to study disease.
