CRISPRgenee: новая технология для лучшего понимания функций клеток

Автор: Cell Reports Methods (2025). DOI: 10.1016/j.crmeth.2025.101078

В 2020 году Нобелевская премия по химии была присуждена за разработку CRISPR/Cas9 — метода, также известного как «генетические ножницы», который позволяет исследователям лучше понять, как функционируют и остаются здоровыми человеческие клетки. Исследователи из Штутгартского университета дополнительно развили CRISPR для этой цели. Они представляют свой метод CRISPR gene and epigenome engineering (CRISPRgenee) в журнале Cell Reports Methods.

Клетки выполняют все основные функции в человеческом организме, такие как производство энергии, формирование тканей и защита от болезней. Наши гены играют центральную роль в регулировании клеточных функций. В зависимости от того, какие гены в клетке в данный момент включены или выключены, активируются различные клеточные процессы.

«Моя исследовательская группа изучает, как клетки сохраняют контроль над своими генами и таким образом устанавливают и поддерживают здоровое клеточное состояние», — говорит доктор Филипп Ратерт, руководитель группы в Институте биохимии Штутгартского университета. — «В частности, мы рассматриваем белки, связанные с хроматином — упаковкой нашей ДНК в клеточном ядре: мы исследуем, как эти белки взаимодействуют друг с другом, чтобы включать или выключать гены в нужное время».

Для исследования этого Ратерт и его команда провели в лаборатории анализы потери функции (LOF). «Мы целенаправленно отключаем отдельные гены или белки в клетке, чтобы понять последствия этой потери функции для клетки. Это позволяет нам делать выводы о роли, которую обычно играет отсутствующий ген и кодируемый им белок».

Новый метод анализа: CRISPRgenee

Для проведения LOF-анализов необходимы современные биотехнологические инструменты. Одним из таких инструментов является CRISPR/Cas9 — метод, который позволяет учёным модифицировать гены с высокой точностью и целенаправленностью, подобно тому, как ножницы разрезают ДНК в определённых точках. Это поднимает фундаментальные этические вопросы, но также предлагает большие преимущества для исследований и медицины.

Например, LOF-анализы помогают исследователям лучше понять, как функционируют и остаются здоровыми человеческие клетки. «Наши открытия в фундаментальных исследованиях в основном приносят пользу медицинской науке, например, помогая нам лучше понять причины таких заболеваний, как рак, или разработать новые подходы для персонализированной терапии», — говорит Ратерт.

Ратерт и его команда разработали новый метод CRISPR, который делает LOF-анализы гораздо более эффективными и воспроизводимыми: CRISPRgenee.

«CRISPRgenee сочетает два механизма: подавление и разрезание целевого гена одновременно в одной и той же клетке. Это делает метод особенно эффективным для исследования генов, которые трудно отключить традиционными методами, и для изучения сложных процессов клеточного контроля», — говорит Яннис Стадагер, ведущий автор исследования и докторант в команде Ратерта.

«С помощью CRISPRgenee можно не только эффективнее и быстрее отключать отдельные гены, но и анализировать одновременно два разных гена в комбинации. Это позволяет более точно и надёжно выяснять клеточные взаимосвязи».

Больше информации: Jannis Stadager et al, CRISPR GENome and epigenome engineering improves loss-of-function genetic-screening approaches, Cell Reports Methods (2025). DOI: 10.1016/j.crmeth.2025.101078

Источник: University of Stuttgart