Геном выращенных из стволовых клеток нейронов отредактировали CRISPRi

University of California San Francisco

Американские ученые применили разработанный ими метод CRISPRi, чтобы изменять активность генов в нейронах человека. Исследование стало первым успешным совместным использованием технологии стволовых клеток и CRISPR. Статья с его результатами опубликована в журнале Neuron.

Мутации — частая причина заболеваний мозга. Однако до недавнего времени у ученых не было надежного способа получать клетки мозга человека, тем более, с мутациями. Такие нейроны позволяют ставить эксперименты для изучения механизмов заболеваний и разрабатывать терапии против таковых. Помимо экспериментов на животных — чей мозг работает иначе, чем человеческий — до тех пор была возможность получать клетки от пациентов, перенесших операции. Такие операции могли требоваться для лечения эпилепсии или рака мозга. Однако образцы ткани удавалось культивировать в лаборатории только в течение нескольких дней.

В 2006 году японский исследователь Синъя Яманака из Киотского университета разработал методику превращения взрослых клеток в стволовые. Создав необходимые условия, стволовые клетки возможно превратить в любой другой тип клеток, включая нейроны. Эти индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) сделали клетки мозга человека доступными для лабораторных исследований. Когда шесть лет спустя появилась система редактирования генов CRISPR, ученые решили, что у них наконец-то есть все необходимые инструменты. Они могли превращать клетки в нейроны и изменять ДНК таковых. Однако технологии не прижились друг с другом.

«Стволовые клетки быстро реагируют на повреждения ДНК. Когда фермент Cas9 делал хотя бы один разрез ДНК, это могло приводить к гибели клеток», — рассказывает Мартин Кампманн, сотрудник Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

Кампманн принимал участие в разработке технологии CRISPRi — модифицированной версии технологии. В новой методике режущий ДНК фермент Cas9 деактивирован, а потому система «склеивает» целевые последовательности ДНК, не разрезая их. В новой работе исследователи применили эту технологию на полученных из ИПСК нейронах человека.

Ученым удалось приспособить метод, чтобы отключать в нейронах работу желаемых генов. Анализ обнаружил гены, которые увеличивают количество отростков у нейрона, и гены, выключение которых повышает продолжительность его жизни. Главным открытием стало наблюдение, как по-разному работают гены «домашнего хозяйства» в клетках, полученных из ИПСК. Эти гены должны работать одинаково во всех клетках организма, потому как они поддерживают базовые функции клеток.

В настоящее время Кампманн и его команда работают на моделях заболеваний нейронов, чтобы понять, почему определенные заболевания избирательно влияют только на определенные типы нейронов.

https://indicator.ru/medicine/...