Klinika Mayo (Rochester, USA) opracowała metodę, która na prośbę badacza umożliwia włączanie i wyłączanie dowolnego genu w żywym organizmie.
Istniejące metody kontroli genomu budowane są według tego samego schematu, co poważnie ogranicza ich zastosowanie: mówimy o tłumieniu aktywności genów.
Najłatwiej to zrobić, przecinając DNA tym genem enzymem, aby nawet po naprawie gen nie mógł działać. W tym celu stosuje się nukleazy z tak zwanymi palcami cynkowymi - elementami strukturalnymi, które mają specyficzność dla jednej lub drugiej sekwencji nukleotydów.
Ale zestaw takich „cynkowych palców” jest ograniczony, to znaczy nie każdy fragment DNA można wykryć za ich pomocą. Alternatywą są oligonukleotydy morfolinowe. Są to krótkie syntetyczne łańcuchy nukleotydów o absolutnie dowolnej specyfice, jakiej możesz sobie życzyć. Przyłączając się do komórkowego DNA, blokują aktywność określonego genu. Wadą tego podejścia jest tymczasowe działanie: wcześniej czy później blokada genu zostanie zniesiona sama.
W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature autorzy opisują trzecią metodę opartą na wykorzystaniu enzymów nukleazy TALEN (ang. Transcription Activator-Like Effector Nuclease). Są to białka hybrydowe, z których część pochodzi z bakterii. Fragment bakteryjny wiąże się z małymi fragmentami DNA; ze względu na swoją niezwykłą zmienność może być przystosowany do rozpoznawania prawie każdej sekwencji DNA. Innym fragmentem cząsteczki TALEN jest sama nukleaza, która powoduje cięcia w DNA.
Do tej pory TALEN był używany w kulturach komórkowych. Teraz naukowcy byli w stanie dostosować tę metodę do całych organizmów. Do genomu pręgowanego danio pręgowanego (Danio rerio) wstawiono regulator genetyczny, który pozwolił na włączenie lub wyłączenie określonego genu. Oznacza to, że przy użyciu specyficznej nukleazy TALEN wykonano nacięcie w pobliżu genu interesującego naukowców. Następnie tę regulatorową sekwencję nukleotydową wprowadzono do nacięcia przy użyciu innych enzymów.
Potem pozostało tylko nacisnąć dźwignię, czyli dodać substancje, które włączają lub wyłączają regulator. Należy podkreślić, że po pierwsze zastosowanie TALEN umożliwia wprowadzenie sekwencji regulatorowej „bokiem” do dowolnego genu, a po drugie manipulację tę, jak wykazali autorzy, można przeprowadzić na całym organizmie, a nie tylko na hodowli komórkowej.
Trudno przecenić perspektywy nowej metody (lub, jeśli wolisz, nowej modyfikacji starej). Na przykład ważne jest, aby wiedzieć, co dany gen robi przez całe życie, czy zmienia się jego funkcja, czy nadal działa itp. Do tej pory niezwykle trudno było się tego dowiedzieć: naukowcy mogli wyłączyć jakiś gen dla innego. zarodka, ale nie było możliwości jego ponownego włączenia w organizmie dorosłym. Jeśli mutacja okazała się krytyczna, zarodek umierał, po czym stwierdzono, że gen był niezwykle ważny na etapie embrionalnym, ale nikt nie wiedział, co się z nim stanie dalej.
Film promocyjny:
A teraz jest szansa na dokładne poznanie związanych z wiekiem, by tak rzec, cech pracy genów. I nie wspominając o tym, że za pomocą opisanej metody teoretycznie można „włączyć” lub „wyłączyć” geny, których niewłaściwa aktywność leży u podstaw ciężkich chorób dziedzicznych (i nie tylko dziedzicznych).
