Теперь Шеннон Сю, вместе с Ганцем и Биром, используют CRISPR / Cas9 для редактирования регуляторных элементов генов в их естественной геномной среде, открывая новые фундаментальные механизмы, которые контролируют активность генов, как описано 6 февраля в eLife. Авторы также обеспечивают экспериментальное подтверждение использования активной генетики в качестве эффективного средства для направленной вставки генов, или «трансгенеза», и одноэтапной замены элементов генетического контроля.«Технические достижения, достигнутые благодаря активной генетике, представляют собой инновационный инструментарий для создания организмов с новыми характеристиками, тем самым открывая новую эру достижений в синтетической биологии», — сказал Ганц.Исследователи проанализировали генетический контроль гена, ответственного за координацию формирования простой структуры у плодовых мушек — жилки крыла — во время ее развития.
Цель анализа состояла в том, чтобы понять механизмы, контролирующие активность генов в пространстве и времени, в результате чего крыловая жилка была надежно размещена в ее правильном положении, и исследовать, как эта генетическая цепь развивалась у разных видов.Среди своих выводов исследователи представили доказательства новой потенциальной формы взаимодействия между хромосомами, которая способствует контролю активности генов.
Эти наблюдения открывают интригующую возможность того, что подобные формы перекрестного взаимодействия между хромосомами могут иметь место у других организмов и могут в конечном итоге определить потенциальные цели для эпигенетического вмешательства. Они также продемонстрировали значительные преимущества редактирования регуляторных последовательностей генов в их естественном местоположении, чтобы раскрыть новые функции, которые могут привести к лучшему пониманию того, как работают переключатели управления для включения и выключения генов в организме. Возможно, наиболее важным является то, что эти исследования демонстрируют общую полезность активной генетики как платформы для создания новых организмов с новыми характеристиками.«Эти достижения должны побудить других исследователей использовать активную генетику на широком спектре организмов, чтобы сделать возможным и ускорить свои исследования», — сказал Сюй.
«Эти знания могут в конечном итоге привести к биологическому дизайну, основанному на первых принципах. То есть приобретение знаний для создания организмов со специально разработанными новыми функциями», — сказал Бир, профессор и недавно назначенный обладателем докторской степени по клеточной биологии и биологии развития, присвоенной канцлером Tata.Исследователи также изучили активную генетику как инструмент трансгенеза нового поколения. Так называемые векторы клонирования "CopyCat" предлагают возможность быть вставленными точно в геном в любом желаемом месте, а затем скопированы с высокой эффективностью с одной родительской хромосомы на другую, так что все потомки унаследуют элемент CopyCat.
По словам исследователей, клонирование CopyCat «может значительно ускорить сборку сложных генетических линий животных или растений».«Такие манипуляции с генной инженерией должны открыть новые возможности для исследований и животноводства и инженерии растений, которые недоступны при использовании современных технологий», — отмечают исследователи.
Эти инновационные новые области биологических исследований соответствуют целям группы Paul G. Allen Frontiers Group, которая в 2016 году присвоила профессору Байру звание выдающихся исследователей Аллена.Активная генетика — это также технология, лежащая в основе нового Института генетики и общества Тата. Этот институт, расположенный в Калифорнийском университете в Сан-Диего и Индийском институте стволовой биологии и регенеративной медицины, был основан с миссией продвигать глобальную науку и технологии с помощью социально сознательных средств и разрабатывать решения для некоторых из самых насущных проблем мира, от общественного здравоохранения до сельского хозяйства.
Наталья Сиомава из Университета Георга Августа в Геттингене в Германии также является соавтором статьи.