Родились первые обезьяны с заданными мутациями

Исследователи начинают осознавать весь потенциал методики направленного редактирования генов. Ученые из Китая сообщили о рождении первых обезьян с созданными направленными мутациями [1]; это достижение может заложить основу новой модели по исследованию заболеваний человека.

Ученые из Центра Модельных Животных (Model Animal Research Center) Университета Нанджунга (Nanjing University, Китай) под руководством генетика Синсю Хуань (Xingxu Huang) добились успеха в получении яванской макаки Macaca fascicularis с двумя направленными мутациями, используя систему CRISPR/Cas9. Эта система основана на механизме CRISPR-интерференции, представляющем собой способ направленного нарушения экспрессии генов и появившемся в сфере генной инженерии в 2013 г. Исследователи оптимизировали эту методику для нарушения генов у мышей и крыс [2, 3], но до настоящего времени никому не удавалось достичь успеха с приматами.

«Это важный шаг. Он показывает, что система работает», - комментирует Фен Жан (Feng Zhang), специалист по синтетической биологии, не участвовавший в исследовании, но участвовавший в разработке методики CRISPR в Массачусетском Технологическом Институте в Кембридже (Massachusetts Institute of Technology, США).

Трансгенные мыши долгое время являлись основной моделью заболеваний человека, в частности потому, что исследователи отработали метод генного редактирования на этих животных, используя гомологичную рекомбинацию – редкие случаи спонтанного обмена ДНК – для введения мутаций. Стратегия успешно работает благодаря быстрому размножению мышей, однако низкий уровень гомологичных рекомбинаций делает этот метод неподходящим для использования у таких животных, как обезьяны, которые медленно размножаются.

Предыдущие попытки генетически модифицировать приматов основывались на использовании вирусных векторов, позволявших эффективно создавать мутации, однако место их возникновения было непредсказуемо, а число неконтролируемо. Перспективы с приматами прояснились с появлением системы редактирования генов CRISPR/Cas9, использующей заданные фрагменты РНК для направленного действия ДНК-расщепляющего фермента каспазы Cas9 при создании желаемого мутационного сайта.

Сначала Хуань и его команда протестировали методику на линии клеток обезьян, разрушив каждый из трех генов с 10-25% успеха. Затем, воодушевленные полученным результатом, исследователи решили нарушить сразу три гена в более чем 180 одноклеточных эмбрионах обезьяны. После имплантации 83 эмбрионов лишь у 10 самок наступила беременность, одна из которых разрешилась появлением пары детенышей с мутациями в двух генах: Ppar-γ, участвующем в регуляции метаболизма, и Rag1, участвующем в функционировании иммунной системы.

Специалист в области стволовых клеток Рудольф Джениш (Rudolf Jaenisch) из Института Биомедицинских Исследований Уайтхеда (Whitehead Institute for Biomedical Research) при MIT назвал результаты интересной демонстрацией, но, по его словам, в них содержится мало научных сведений.

По словам Хуань, сочетание мутаций в генах Ppar-γ и Rag1 не является моделью какого-либо синдрома, однако каждый из генов связан с человеческими заболеваниями. Исследователям предстоит полностью проанализировать состояние обезьян и проверить факт возникновения мутаций во всех клетках организма животных.

«Нашей первой целью было заставить систему работать», - говорит Хуань. Однако результаты позволяют предположить, что однажды исследователи смоделируют заболевания человека, затрагивающие множество мутаций.

Уже началась «гонка» по созданию других CRISPR-модифицированных обезьян, с большей надежностью. Жанг и его коллеги работают над оптимизацией методики для клеток приматов для повышения эффективности получения мутаций. Группа Хидейуки Окано (Hideyuki Okano) из Университета Кейо (Keio University, Япония) анализирует неопубликованные результаты, полученные на обезьянах с моделями аутизма и иммунной дисфункции, созданных недавно с помощью старой технологии генного редактирования; кроме того исследователи пытаются достичь успеха с методом CRISPR. В это время группа Хуань ожидает результаты восьми других текущих беременностей.

Двойня яванской макаки, рожденная в Китае; это первые обезьяны с мутациями по специфическим таргетным генам. (фото: Niu et al., Cell)

По материалам NatureNews

Оригинальная статья:
Nature doi:10.1038/nature.2014.14611

Литература:
1. Niu, Y. et al. Cell http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2014.01.027 (2014).
2. Yang, H. et al. Cell 154, 1370–1379 (2013).
3. Li, W., Teng, F., Li, T. & Zhou, Q. Nature Biotechnol. 31, 684–686 (2013).
4. Yang, S.-H. et al. Nature 453, 921–924 (2008).
5. Sasaki, E. et al. Nature 459, 523–527 (2009).