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.
