Ученые-биологи и инженеры из Массачусетского технологического института разработали технологию, позволяющую извлечь из ДНК клеток организма человека и раскодировать записи «воспоминаний» о некоторых событиях, таких, как заболевания определенных видов, воспаления и т.п. Обладание информацией об интенсивности, продолжительности и величине вышеупомянутых событий позволит ученым выяснить, как клетки одного типа превращаются в клетки другого типа на этапе эмбрионального развития, как организм человека реагирует на изменения окружающей среды и какие из этих изменений приводят к генетическим мутациям, которые, в свою очередь, вызывают некоторые заболевания организма.
В прошлом ученые уже разработали несколько методов извлечения подобной информации из ДНК. При помощи ферментов-рекомбиназ ДНК расщепляется на фрагменты, которые реагируют по-особому со специальными веществами-маркерами, каждое из которых соответствует определенному виду событий. Однако, такой метод может только выявить факт наличия того или иного вида событий, он не дает информации о том, когда это событие произошло и сколько времени оно продлилось.
Новый метод извлечения информации основан на использовании технологии редактирования генетической информации CRISPR, в которой для разделения ДНК на фрагменты используется фермент Cas9 и короткий участок молекулы РНК, который направляет фермент к заранее выбранному участку молекулы ДНК. Ученые из Массачусетского технологического института модифицировали оригинальную технологию, создав так называемые направляющие молекулярные цепочки, которые распознают определенные участки ДНК и выстраивают направляющие к ним цепочки РНК, по которым передвигается «режущий» фермент Cas9.
Используя данные датчиков, регистрирующих различные биологические процессы, осуществляется управление «строительством» направляющих цепочек и действиями фермента Cas9. Это, в свою очередь, позволяет распутывать сложные прогрессивные мутации генома, мутации, последовательно накладывающиеся друг на друга. К примеру, исследователи спроектировали генные цепочки, которые высвобождают фермент Cas9 только в случае присутствия следов воздействий молекул TNF-альфа, которые, как известно, вырабатываются клетками-имуноцитами во время воспалительных процессов. По количеству мутаций, накопленных в ДНК, ученые имеют возможность вычислить концентрацию и время воздействия молекул TNF-альфа на геном исследуемых клеток.
В настоящее время данная технология уже была испытана для восстановления череды событий, вызвавших мутации генома подопытных животных. А в самом скором времени ученые планируют разработать сложные «направляющие» молекулы, которые позволят за один раз определять факт наличия нескольких событий различного типа, после чего технология будет испытана для декодирования «воспоминаний» в геноме клеток организма человека.
Источник:
