Badacze z ETH Zurich osiągnęli znaczący postęp w badaniach genetycznych, opracowując technikę umożliwiającą jednoczesną modyfikację wielu genów w komórkach zwierząt dorosłych. Innowacyjne podejście to wykorzystuje narzędzie do edycji genów CRISPR-Cas, tworząc mozaikową strukturę, która ułatwia badanie chorób genetycznych. Poprzez modyfikację kilku genów w jednym zwierzęciu, badacze mogą uzyskać nowe spojrzenie na złożoność zaburzeń genetycznych, jednocześnie zmniejszając liczbę niezbędnych eksperymentów na zwierzętach.

Tradycyjnie naukowcy badali genetyczne podłoże chorób, skupiając się na pojedynczym genie. Jednak wiele chorób jest wpływanych przez wiele genów, co utrudnia określenie wkładu każdego z nich w stan zdrowia. Tradycyjnie wymagałoby to licznych eksperymentów na zwierzętach, z których każdy byłby skoncentrowany na konkretnej modyfikacji genetycznej.

Pod kierownictwem profesora Randalla Platta, badacze opracowali metodę, która wykorzystuje CRISPR-Cas do dokonywania zmian w wielu genach w komórkach pojedynczego zwierzęcia, tworząc mozaikową strukturę. Chociaż każda komórka ma tylko jeden zmieniony gen, różne komórki wewnątrz narządu mają różne modyfikacje, co umożliwia dokładną analizę poszczególnych komórek. Ten przełom umożliwia badanie efektów wielu modyfikacji genetycznych w jednym eksperymencie, znacznie ułatwiając proces badawczy.

Po raz pierwszy zespół ETH Zurich z powodzeniem zastosował tę technikę u dorosłych myszy. Wykorzystali wiązki wirusów adeno-związanych (AAV) jako system dostarczania instrukcji dla komórek, które geny należy zmodyfikować. Poprzez zainfekowanie myszy mieszanką wirusów zawierających różne instrukcje, badacze zdołali wyłączyć różne geny w komórkach mózgu. Ta metoda okazała się skuteczna w dostarczaniu nowej wiedzy na temat zespołu delecji 22q11.2, rzadkiego zaburzenia genetycznego u ludzi. Badacze odkryli, że trzy geny w określonym regionie chromosomowym odgrywają ważną rolę w zaburzeniach funkcjonowania komórek mózgu i ich związku z warunkami takimi jak schizofrenia i zaburzenia ze spektrum autyzmu.

Możliwości zastosowania tej techniki są ogromne, gdyż może się ona stosować do badania innych chorób genetycznych z udziałem wielu genów. Dzięki lepszemu zrozumieniu nieprawidłowej aktywności genów w różnych chorobach, badacze mogą opracowywać ukierunkowane leki, które kompensują te nieprawidłowości. Ponadto ta metoda pozwala naukowcom na bezpośrednie badanie dojrzałych zwierząt, zmniejszając potrzebę eksperymentów na embrionach lub hodowanych komórkach.

W miarę jak badacze nadal doskonalą tę technikę, liczba zmodyfikowanych genów może wzrosnąć z obecnych 29 do kilku setek genów. Ten postęp stanowi znaczący krok naprzód w badaniach genetycznych, oferując nowe możliwości badania kompleksowości chorób genetycznych i opracowywania konkretnych terapii.

Źródła:
– ETH Zurich Research News
– Nature Journal