Новая технология позволит редактировать гены клеток мозга

Технологии, предназначенные для редактирования генома человека, производят настоящую революцию в медицине и биологии. Однако у них есть ограничение: генетическое редактирование клеток, которые перестали делиться, в том числе зрелых нейронов, до сих пор считалось невозможным. А значит, было невозможно на полную мощь использовать технологию в нейрологических исследованиях. Однако ученым из Флоридского института нейронаук имени Макса Планка удалось создать инструмент точного редактирования генома в зрелых нейронах. Это открывает новые возможности для нейробиологических исследований.

Новая технология основана на методе редактирования генов CRISPR-Cas9. Первоначально механизм CRISPR был обнаружен у бактерий, которые использовали его для защиты против вирусных атак. С его помощью ДНК разрывается в необходимом месте, а затем восстанавливается одним из двух альтернативных способов. Ученые используют один из них, гомологичную репарацию (HDR), которая с меньшей вероятностью приводит к ошибкам и позволяет добавлять, удалять или модифицировать гены в соответствии с намеченной целью.

Долгое время использование CRISPR в нейронах считалось невозможным, поскольку механизм гомологичной репарации был известен только для клеток, которые продолжают делиться. Нейроны же представляют собой зрелые клетки, прошедшие стадию пролиферации, а значит неспособные использовать HDR. Разработка новой технологии позволила преодолеть это препятствие.

Метод, называющийся vSLENDR (опосредованная вирусом одноклеточная мечение эндогенных белков с помощью CRISPR-Cas9-опосредованного гомологично-направленного восстановления), позволяет нейронам, которые больше не делятся, использовать гомологичную репарацию. Он объединяет CRISPR-Cas9 с адено-ассоциированным вирусом (AAV). Вирус, уже использованный ранее как вектор для различных генов, служит донорной матрицей, повышая эффективность гомологичной репарации.

Сначала исследователи применили AAV, чтобы отредактировать геномы нейронов трансгенных мышей, самостоятельно экспрессирующих Cas9. Затем команда создала аналогичную систему для животных, которые не были модифицированы. vSLENDER также был протестирован на мышах с болезнью Альцгеймера, что доказало эффективность его применения даже на пожилых животных и в патологических моделях.

В целом, команда смогла продемонстрировать, что vSLENDR подходит для точного редактирования генетической информации в любой клетке любой части тела. Это позволит лучше понять заболевания нервной системы, расширит возможности их исследования и разработки новых методов лечения и профилактики. Наука о мозге стремительно развивается в последние годы, принося ученым удивительные открытия. Так, недавно исследователям удалось открыть в человеческом мозге систему лимфатических сосудов. служащих для его самоочищения. Ранее предполагалась, что подобная система у людей отсутствует.