Directly reprogramming a cell's identity with gene editing

С помощью CRISPR удалось превратить фибробласты в нейроны.

В 1950-х английский биолог и основоположник биологии развития Конрад Уоддингтон предложил красивую метафору для процесса дифференцировки стволовой клетки в специализированную: клетка катится по склону горы в одну из низин, окруженных холмами. Катится она по ветвящейся тропинке, и с каждым разветвлением число дальнейших вариантов развития сокращается. Если мы хотим изменить место назначения, мы можем затолкать ее назад на вершину (например, заменив ядро в оплодотворенной яйцеклетке ядром соматической клетки) и получить индуцированную стволовую клетку, которая потом снова покатится вниз. А еще мы можем перекатить клетку через холм в другую низину, непосредственно перепрограммировав ее.

Раньше эту процедуру производили с помощью вирусов, которые вводили в клетку множество копий генов, кодирующих факторы транскрипции - белки, контролирующие процесс синтеза мРНК на матрице ДНК. Белки связываются с участками, расположенными в регуляторных областях генов, и в результате их экспрессия изменяется.

"Вместо использования вируса для создания постоянно присутствующих новых копий существующих генов было бы удобнее подать временный сигнал, который стабильно изменит тип клетки," - говорит Джошуа Блэк, один из авторов исследования, - "Однако, чтобы это было эффективно, следует очень точно изменить генетическую программу".

В этом исследовании ученые применили всем известную CRISPR для активации трех генов - Brn2, Ascl1, и Myt1l (BAM-факторы), регулирующих созревание нейронов. При этом использовалась модификация CRISPR, не вносящая разрыва в ДНК, а только закрепляющаяся на активаторном участке гена. Клетками, которые подвергались перепрограммированию, были фибробласты мыши. В результате вмешательства они начали проводить электрические импульсы, причем после выведения CRISPR-активаторов клетки сохранили свойства нейронов.

"Когда бласты получают регуляторы факторов транскрипции с вирусами, они могут начать вести себя как нейроны", - говорит Чарльз Герсбах, руководитель исследования, - "но если бы они становились действительно автономно функционируюущими нейронами, им не нужно было бы постоянное присутствие внешних стимулов".

"Метод введения новых копий генов посредством вирусов ведет к продукции большого количества молекул факторов транскрипции, но среди них очень мало тех, которые синтезированы с нативных генов," - объясняет Блэк. "Напротив, подход с применением CRISPR не ведет к созданию огромного количества факторов транскрипции, но все они синтезируются с нормального генетического материала клетки. Мы щелкаем эпигенетическим переключателем и тип клетки меняется, мы не управляем этим процессом искусственно."

Далее ученые намереваются применить метод на человеческих клетках и увеличить его эффективность. По меньшей мере, это может принести пользу в моделировании заболеваний и разработке новых методов лечения.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160811142643.htm

Источник: www.sciencedaily.com

Комментарии: