Metoda SEED/Harvest udoskonala technologię CRISPR-Cas9, umożliwiając precyzyjną i wydajną edycję genomu muszek owocowych, otwierając nowe możliwości dla genetyki i badań medycznych.

Nowa metoda oparta na CRISPR-Cas9, zwana SEED/Harvest, integruje ścieżkę naprawy Single-Strand Annealing, aby modyfikować genom muszek owocowych bardziej wydajnie i bez uszkodzeń resztkowych. Ta technika umożliwia precyzyjne i wydajne DNA modyfikacje w obrębie genomu, ułatwiające badania nad funkcjami białek w różnych tkankach i stadiach rozwoju, co może przynieść korzyści genetyce, biotechnologii i badaniom medycznym.

Zespół kierowany przez prof. Markusa Affoltera z Biozentrum Uniwersytetu w Bazylei rozwinął technologie CRISPR/Cas za pomocą nowej metody, która umożliwia bardziej precyzyjne i płynne znakowanie białek na poziomie genetycznym. Ta innowacja ma ogromny potencjał, aby udoskonalić badania nad białkami w organizmach żywych i rozszerzyć możliwości badań medycznych.

Dzięki rewolucyjnej technologii CRISPR/Cas DNA organizmów żywych może być precyzyjnie modyfikowane. Korzystając z przewodnika RNA który rozpoznaje określoną sekwencję DNA, białko Cas9 jest rekrutowane do tej sekwencji i przecina DNA. To ukierunkowane cięcie umożliwia naprawę lub zmianę DNA w tym konkretnym miejscu.

Zespół prof. Markusa Affoltera z Biozentrum Uniwersytetu w Bazylei opracował nową metodę zwaną SEED/Harvest u muszki owocowej (Drosophila melanogaster). Ta metoda łączy technikę CRISPR-Cas9 ze ścieżką naprawy Single-Strand Annealing (SSA), umożliwiając bardziej wydajne przeprowadzanie zmian w całym genomie bez pozostawiania niechcianych blizn. Badanie zostało opublikowane w Developmental Cell.

Dwie metody połączone

Metoda SEED/Harvest przebiega w dwóch etapach. W pierwszym etapie badacze wprowadzili gen markerowy do pożądanego miejsca DNA w obrębie regionu kodującego białko. Ten marker jest umieszczany w docelowym miejscu i służy do izolowania udanych modyfikacji.

W drugim etapie znacznik jest wycinany, a punkty przerwania DNA są naprawiane przez ścieżkę naprawy Single-Strand Annealing (SSA). „Pozwala nam to na bezproblemowe cięcie DNA przy jednoczesnym zachowaniu jego pełnej funkcji” — wyjaśnia pierwszy autor Gustavo Aguilar. „Połączenie obu metod umożliwia oznaczenie dowolnego pożądanego białka w genomie bez uszkodzeń ubocznych, co pozwala nam badać funkcje białek w organizmach żywych”.

Bardziej precyzyjne i wydajne

„Ponieważ chcielibyśmy wprowadzić i analizować zmiany w DNA w całym genomie na potrzeby naszych badań, metoda musi być zarówno precyzyjna, jak i wydajna” – wyjaśnia Affolter. „A metoda SEED/Harvest jest i tym, i tym. Łączy ona najsolidniejsze przesiewanie udanych insercji ze wszystkimi zaletami płynnego znakowania”.

Nowe możliwości badawcze

Jedną z zalet metody SEED/Harvest jest to, że białka można znakować w określonych tkankach i typach komórek. „Możemy teraz kontrolować i określać w różnych tkankach i stadiach rozwoju, kiedy i gdzie geny są aktywowane lub inaktywowane” dodaje Gustavo Aguilar. Otwiera to nowe możliwości dla badań, aby systematycznie badać dynamikę białek w żywych komórkach w czasie rzeczywistym.

Ta metoda jest istotna nie tylko dla genetyki i biotechnologii. „Metoda SEED/Harvest może być również interesująca dla badań medycznych, na przykład w celu identyfikacji defektów spowodowanych przez geny chorobowe” – mówi Affolter.

Odniesienie: „Bezszwowe pukany u Drosophila poprzez wyżarzanie jednoniciowe wyzwalane CRISPR” autorstwa Gustavo Aguilara, Mileny Bauer, M. Alessandry Vigano, Sophie T. Schnider, Lukasa Brüggera, Carlosa Jiméneza-Jiméneza, Isabel Guerrero i Markusa Affoltera, 5 lipca 2024 r. , Komórka rozwojowa.
DOI: 10.1016/j.devcel.2024.06.004