Badacze z ETH Zurich dokonali znaczącego postępu w badaniach genetycznych, opracowując technikę umożliwiającą jednoczesne modyfikowanie wielu genów w komórkach dorosłych zwierząt. Innowacyjne podejście wykorzystuje narzędzie edycji genowej CRISPR-Cas, tworząc mozaikowaty wzór upraszczający badania nad chorobami genetycznymi. Poprzez modyfikowanie wielu genów w jednym zwierzęciu, badacze mogą uzyskać nowe spojrzenie na złożoność zaburzeń genetycznych, jednocześnie zmniejszając liczbę niezbędnych eksperymentów na zwierzętach.

Tradycyjnie naukowcy badali genetyczne źródła chorób, koncentrując się na pojedynczym genie. Jednak wiele chorób jest oddziaływanych przez wiele genów, co utrudnia określenie wkładu każdego z nich w daną chorobę. Zwykle wymagałoby to licznych eksperymentów na zwierzętach, z których każdy skupiałby się na konkretnej modyfikacji genetycznej.

Pod kierunkiem profesora Randalla Platta, naukowcy opracowali metodę wykorzystującą CRISPR-Cas do wprowadzania zmian w wielu genach w komórkach jednego zwierzęcia, tworząc mozaikowaty wzór. Podczas gdy każda komórka ma zmieniony tylko jeden gen, różne komórki w jednym narządzie mają różne modyfikacje, co umożliwia dokładną analizę pojedynczych komórek. Ten postęp pozwala badaczom na badanie skutków różnych zmian genetycznych w jednym eksperymencie, znacznie upraszczając proces badawczy.

Po raz pierwszy zespół ETH Zurich zastosował tę technikę z sukcesem u dorosłych myszy. Użyli wirusów adeno-związanych (AAV) jako systemu dostarczania instrukcji do komórek dotyczących modyfikacji genów. Zakażając myszy mieszaniną wirusów zawierających różne instrukcje, badacze zdołali wyłączyć różne geny w komórkach mózgu. Metoda ta okazała się skuteczna w dostarczaniu nowych informacji na temat zespołu delecji 22q11.2, rzadkiego zaburzenia genetycznego u ludzi. Naukowcy odkryli, że trzy geny w określonym regionie chromosomowym odgrywają istotną rolę w dysfunkcji komórek mózgowych i ich powiązaniach z takimi stanami jak schizofrenia i spektrum autyzmu.

Możliwości zastosowania tej techniki są ogromne, ponieważ można jej używać do badania innych zaburzeń genetycznych z udziałem wielu genów. Poprzez zdobycie głębszego zrozumienia nieprawidłowej aktywności genów w różnych chorobach, badacze mogą opracować ukierunkowane leki, które kompensują te anomalia. Ponadto, metoda ta umożliwia naukowcom badanie bezpośrednio w pełni rozwiniętych zwierząt, zmniejszając potrzebę eksperymentów na embrionach lub hodowanych komórkach.

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

Źródła:
– ETH Zurich Research News
– Nature Journal