CRISPR - это технология, которая революционизирует биомедицинские исследования благодаря высокоточному редактированию генома. Однако, несмотря на то, что он позволяет относительно легко создавать или корректировать мутации, состоящие из одного или нескольких нуклеотидов, он все же имеет ограничения при введении в геном более крупных фрагментов ДНК. Например, геномная вставка гена, производящего флуоресцентный белок, такой как широко используемый GFP, имеет низкую эффективность и требует сложных этапов клонирования.
Группа доктора Серона из Института биомедицинских исследований Bellvitge (IDIBELL) использовала модельный организм Caenorhabditis elegans для оптимизации метода, что привело к разработке метода под названием Nested CRISPR. Этот метод без клонирования включает вставку длинных фрагментов ДНК в два этапа. На первом этапе в геном встраивается небольшая часть (менее 200 нуклеотидов) длинного фрагмента. На втором этапе этот небольшой фрагмент затем служит «гнездом» или «посадочной площадкой» для эффективной вставки более длинного фрагмента (примерно в один килобаз).
Эта недавно опубликованная работа в Genetics, журнале Американского общества генетиков, вызвала беспрецедентный интерес и получила самый высокий рейтинг с точки зрения оценки внимания журнала. Модельные организмы с коротким жизненным циклом, такие как C. elegans, позволяют исследователям исследовать как возможности, так и ограничения CRISPR. Эта работа является частью докторской диссертации Джереми Висенсио, получившего стипендию INPhINIT от La Caixa. Джереми вместе с исследователями-докторантами Кармен Мартинес и Ксенией Серрат провели сотни микроинъекций в зародышевую линию C. elegans и тысячи генотипов, чтобы надежно и убедительно продемонстрировать эффективность новой техники Nested CRISPR.
В качестве молекул ДНК для восстановления Nested CRISPR использует коммерческие олигонуклеотиды для первого этапа и универсальные продукты ПЦР для второго. Это облегчает крупномасштабные эксперименты, позволяя помечать сотни генов флуоресцентными белками. Более того, поскольку Nested CRISPR является модульным, в комбинации с этими флуоресцентными белками также могут быть интегрированы дополнительные представляющие интерес пептиды или белки. Например, группа в настоящее время работает над мечением этих флуоресцентных белков пептидами, которые позволяют их деградацию контролируемым образом.
Наконец, группа моделирования заболеваний у C. elegans под руководством доктора Серона из IDIBELL намеревается использовать Nested CRISPR для замены генов у C.elegans со своими человеческими аналогами. Это подтолкнуло бы к использованию этой маленькой нематоды в качестве многоклеточной модели для изучения влияния мутаций человека, связанных с болезнью. Эта система могла бы представлять значительный интерес в области персонализированной медицины, поскольку она могла бы быстро и эффективно давать прогноз относительно патогенности мутации или геномной вариации (известной как полиморфизм).