Eine von UO-Forschern entdeckte neue Gen-Editierungstechnik reduziert den Zeitaufwand für die Forschung erheblich und ermöglicht die Erforschung mehrerer bisher nicht verfügbarer Bereiche. Dank dieser Methode können Biologen jetzt viele Versionen eines Gens vergleichen, um Mutationen zu finden, die bestimmte Merkmale hervorrufen, und gleichzeitig ihre Entwicklung im Laufe der Zeit überwachen.
Durch die Durchführung dieser Art von Forschung haben Wissenschaftler einen wichtigen Schritt getan, um Mutationen zu identifizieren, die für die menschliche Gesundheit relevant sind, oder die Mechanismen zu verstehen, die menschlichen Krankheiten zugrunde liegen. Obwohl Gen-Editing-Massentechniken bereits für einzellige Organismen wie Bakterien und Hefen entwickelt wurden, sind sie jetzt zum ersten Mal in diesem Umfang bei einem Tier möglich.
Die Genbearbeitung macht einen Sprung nach vorne
„In der Biologie verbringen wir viel Zeit damit, mit genetischen Mutanten zu arbeiten. Aber bei Tieren sind wir dadurch begrenzt, wie viele genetische Mutanten wir gleichzeitig produzieren können“, sagt der Forscher. Zach Stevenson, der an der Entwicklung der Technik mitgewirkt hat. "Dies ist eine neue Möglichkeit, diesen Engpass zu umgehen."
Stevenson und seine Kollegen beschreiben ihre neue Technik in einem auf bioRxiv veröffentlichten Preprint. Ich verlinke es dir hier.
Das System, entwickelt mit dem winzigen Wurm C. elegans, könnte es auch bei anderen Versuchstieren wie Fliegen oder Mäusen funktionieren, sagt Stevenson.
Weil es wichtig ist
Es gibt viele Gründe, warum Wissenschaftler die Möglichkeit haben möchten, viele genetische Mutationen gleichzeitig zu erzeugen. Beispielsweise könnten sie nach einer Mutation suchen, die ein Tier gegen ein bestimmtes Medikament resistent macht oder unter bestimmten Bedingungen überlebensfähig oder weniger anfällig für eine Krankheit macht.
Sie müssen möglicherweise Dutzende oder sogar Hunderte von möglichen Variationen eines Gens untersuchen, um die effektivste zu finden.
Das Engineering dieser Art der Bearbeitung experimentelle Genetik es ist extrem langsam bei Tieren. Jeder Mutantenstamm, eine Sammlung von Würmern mit einer vorbestimmten genetischen Modifikation, muss einzeln erstellt werden. "Normalerweise", sagt Stevenson, "bedarf es sieben bis zehn Stunden Übung", um eine einzelne Mutante zu erschaffen. Dieses neu entdeckte System ermöglicht es Ihnen, „Zehntausende zu erschaffen“ in der Zeit, die heute benötigt wird, um nur drei oder vier zu erschaffen.
So funktioniert die neue Methode
Um die Dinge zu beschleunigen, haben Stevenson und seine Kollegen eine Möglichkeit entwickelt, Hunderte oder sogar Tausende möglicher Mutationen in eine einzige "Bibliothek" zu packen. Jedes Buch in der Bibliothek ist ein kleines Fragment des genetischen Codes, selbst unbedeutend und nicht funktionsfähig. Jedes Fragment passt in eine konstruierte „Nische“ im Zielgen.
Dieses Design ermöglicht einen echten Paradigmenwechsel: Anstatt viele einzelne Würmer einzeln mit verschiedenen Versionen eines Gens zu injizieren, können Forscher die gesamte Mutationsbibliothek in einen Wurm injizieren.
Wenn sich der Wurm dann reproduziert, wird die Bibliothek erweitert. Bei jedem Nachkommen wird zufällig ein Buch aus der Mutationsbibliothek ausgewählt, um das Zielgen zu ergänzen. Das Ergebnis: eine Sammlung von Würmern, die alle unterschiedliche zufällig ausgewählte genetische Mutationen aufweisen.
Die Forscher nannten ihre Technik TARDIS, eine spielerische Anspielung auf Dr. Whos raum- und zeitreisende Polizeikabine. Hier steht es für Transgenic Arrays Resulting in Diversity of Integrated Sequences.
Anwendungsmöglichkeiten von Redaktion 2.0
Die Forscher testeten TARDIS mit einem Gen, das den Würmern Resistenz gegen Antibiotika verleiht. Aber sie sehen breite Anwendungen für die Biologie im Allgemeinen, einschließlich der Forschung an anderen Modellorganismen.
Es könnte besonders nützlich sein, um Wechselwirkungen zwischen Proteinen oder die Signalübertragung zwischen Zellen zu untersuchen, schlägt der Forschungsprofessor der UO vor Stefan Banse, das zur Entwicklung der TARDIS beigetragen hat. Solche Wechselwirkungen sind oft für das Verständnis von Krankheiten relevant, aber Wissenschaftler verlieren wichtigen Kontext, wenn sie sie in Hefen oder Bakterien untersuchen, sagte Banse.
"Jetzt können wir diese Dinge in einem Tiermodell tun." Und dann beim Menschen.
