Eine von UO-Forschern entdeckte neue Technik zur Genbearbeitung verkürzt die für die Forschung aufgewendete Zeit erheblich und ermöglicht die Erforschung mehrerer Bereiche, die zuvor nicht verfügbar waren. Dank dieser Methode können Biologen nun viele Versionen eines Gens vergleichen, um Mutationen zu finden, die zu bestimmten Merkmalen führen, und gleichzeitig deren Entwicklung im Laufe der Zeit verfolgen.
Durch die Durchführung dieser Art von Forschung haben Wissenschaftler einen wichtigen Schritt zur Identifizierung von Mutationen gemacht, die für die menschliche Gesundheit relevant sind, oder zum Verständnis der Mechanismen, die menschlichen Krankheiten zugrunde liegen. Obwohl Massen-Genbearbeitungstechniken bereits für einzellige Organismen wie Bakterien und Hefen entwickelt wurden, ist dies das erste Mal, dass sie in diesem Maßstab bei einem Tier möglich sind.
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 bei der Entwicklung der Technik mitgewirkt hat. „Dies ist ein neuer Weg, 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.
Die Technik dieser Art der Bearbeitung experimentelle Genetik Bei Tieren ist es extrem langsam. Jeder mutierte Stamm, eine Ansammlung von Würmern mit einer vorgegebenen genetischen Veränderung, muss einzeln erstellt werden. „Normalerweise“, sagt Stevenson, „bedarf es sieben bis zehn Stunden Übung“, um einen einzelnen Mutanten zu erschaffen. Mit diesem neu entdeckten System können Sie in der Zeit, die jetzt für die Erstellung von nur drei oder vier benötigt wird, „Zehntausende erstellen“.
So funktioniert die neue Methode
Um die Sache zu beschleunigen, entwickelten Stevenson und seine Kollegen eine Möglichkeit, Hunderte oder sogar Tausende möglicher Mutationen in einer einzigen „Bibliothek“ zu komprimieren. Jedes Buch in der Bibliothek ist ein kleines Fragment des genetischen Codes, an sich unbedeutend und funktionslos. Jedes Fragment passt in eine manipulierte „Nische“ im Zielgen.
Dieses Design ermöglicht einen echten Paradigmenwechsel: Anstatt viele einzelne Würmer einzeln mit unterschiedlichen 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 UO-Forschungsprofessor 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 im Menschen.
