Ученые впервые использовали метод CRISPR для создания масштабных изменений в геномах людей, открыв новые возможности в изучении роли структурных вариаций в заболеваниях. Геномы человека оказались более устойчивыми к большим изменениям, чем предполагалось ранее.
Исследователи из института Уэлкома Сангера, Имперского колледжа Лондона, Гарвардского университета использовали модифицированную технологию редактирования CRISPR для создания различных версий человеческих геномов со структурными изменениями. Благодаря секвенированию генома, они проанализировали генетические эффекты этих изменений.
Пока основные гены остаются нетронутыми, наши геномы могут выдерживать серьезные структурные изменения, включая крупные удаления генетического кода. Это открытие помогает изучать и предсказывать роль таких изменений в заболеваниях — например, онкологических. Однако изучать такие вариации в геномах млекопитающих сложно.
В новом исследовании команда использовала комбинацию CRISPR и клеточных линий людей для генерации тысяч структурных вариантов человеческих геномов в одном эксперименте. За счет редакции генома и фермента рекомбиназы они смогли «перемешать» геномы клеток в большой степени, впервые внедрив до 1700 мест рекомбиназы в каждую клеточную линию. Затем исследователи отслеживали выживаемость клеток с изменениями.
Как и ожидалось, клетки с удалением основных генов погибли, однако те, где удалось избежать удаления жизненно важных генов, выжили. RNA-секвенирование показало, что крупные удаления генетического кода, особенно в некодирующих регионах, не влияют на генную активность остальных клеток.
Исследователи предположили, что человеческие геномы обладают высокой толерантностью к структурным изменениям, пока основные гены остаются нетронутыми. Однако для определения значимости некодирующей ДНК необходимы дальнейшие исследования.
Исследование знаменует собой прогресс в изучении структурных вариаций и поможет сужению диапазона генома для поиска изменений, приводящих к заболеваниям. Результаты также могут привести к созданию новых, оптимизированных клеточных линий для изучения устойчивости к лекарствам или биоинженерии лекарств.
«Если геном представить как книгу, то структурный вариант — это как вырванная страница. Эти варианты играют роль в заболеваниях, но их тяжело изучить экспериментально. Мы показали, что наши геномы довольно гибки и способны выдерживать большие изменения», — подчеркнул Доктор Йонас Кеппел из Университета Вашингтона.
Биоинженеры разработали «умные клетки» для быстрого реагирования на болезни
Nature: стволовые клетки наконец выходят из лабораторий для лечения тяжелых болезней