Światło może kontrolować geny

Naukowcy z Duke University opracowali metodę aktywacji genów w dowolnie określonym miejscu w naczyniu laboratoryjnym z zastosowaniem przełącznika światła poprzez skrzyżowanie wirusowego systemu obrony z odpowiednio dobraną wiązką światła.

Światło może kontrolować geny 1

Dzięki możliwości wykorzystania światła do aktywacji genów w określonych lokalizacjach naukowcy będą mogli lepiej zbadać funkcje genów. Pomoże to również stworzyć kompleksowe systemy dla rosnących tkanek. Naukowcy będą mogli też zweryfikować możliwość technologii medycznych, których wcześniejsze zastosowanie było niemożliwe i leżało w sferze science-fiction.

„Technologia ta powinna umożliwić naukowcom wybrać dowolny gen na dowolnym chromosomie i włączyć lub dezaktywować go przy pomocy światła. Transformacja ta ma ogromny potencjał w inżynierii genetycznej,” stwierdziła autorka badań, Laura Polstein. Metoda posiada wiele zalet. Umożliwia za pomocą światła na szybką i łatwą kontrolę momentu, w którym gen zostaje włączony lub wyłączony. Poziom aktywacji genu można kontrolować poprzez zmiany intensywności światła. Dodatkowo możliwe jest kontrolowanie miejsca, w którym gen zostanie włączony poprzez błysk światła w specyficznych wzorach. Osiąga się to przez wykorzystanie wzornika przez który przepuszczana jest wiązka światła.

Nowa technika celuje w specyficzne geny z zastosowaniem nowo powstałej techniki inżynierii genetycznej nazywanej CRISPR/Cas9. CRISPR pozwala bakteriom na identyfikację intruza w komórce np. wirusa i umożliwia na pocięcie ich DNA. System ten został wykorzystany przez naukowców do precyzyjnego skierowania światła na konkretne sekwencje genetyczne i do ich aktywacji.

W wielu roślinach dwa białka po zablokowaniu przez światło umożliwiają na ocenę przez nie długości dnia. Funkcja ta ma bardzo ogromne znaczenie dla roślin. Pozwala między innymi na przeprowadzenie kwitnienia w odpowiednim momencie. Naukowcy przez dołączenie systemu CRISPR/Cas9 do jednego białka oraz genów aktywujących do drugiego białka, doprowadzili do włączania bądź wyłączania genów roślinnych tylko poprzez niebieskie światło świecące w komórkach. Zastosowanie CRISPR pozwala kierować genami znacznie łatwiej, szybciej i taniej niż w innych technologiach.

Technologia ta ma wiele potencjalnych, przyszłościowych zastosowań. Naukowcy będą mogli dokładnie i precyzyjnie kontrolować poziom aktywności genu bezpośrednio od jego naturalnej pozycji w DNA chromosomu. Pozwoli to na uzyskanie bardziej konkretnych informacji dotyczących roli poszczególnych genów. Jest również możliwe kontrolowanie przekształcania się komórek macierzystych w tkanki wyspecjalizowane. Metoda ta pozwala na prześledzenie różnych wzorów ekspresji genu. Badacze mają nadzieję, że ich technika znajdzie zastosowanie w inżynierii tkankowej.

W tej chwili inżynieria tkankowa pozwala na opracowanie namiastki typowych fragmentów kości, chrząstek czy mięśni, jednak nie wyglądają one dokładnie tak jak w naturalnych układach. Istnieje bowiem kilka typów komórek, które składają się na określone tkanki, pomiędzy komórkami występują naczynia krwionośne, czy przebiegają neurony. Nowa technika może przyczynić się do lepszej kontroli przestrzennej komórek w układach tkankowych in vitro, co pozwoli na uzyskanie konstrukcji wielotkankowej. Będzie ona lepiej reprezentować normalną fizjologię organizmu.

Naukowcy wybiegają w przyszłość. Przypominają specjalne urządzenie wykorzystywane w filmowych adaptacjach Star Trek. Pozwalało ono na wysyłanie wiązki światła po przyłożeniu do ran ciała, dzięki czemu możliwe było gojenie i regeneracja tkanek. Badacze są świadomi, że jest to bardzo odległe marzenie, ale wierzą że ich metoda może w najbliższej przyszłości bardzo posunąć technologię medyczną właśnie w takim kierunku.

1. Lauren R Polstein, Charles A Gersbach. A light-inducible CRISPR-Cas9 system for control of endogenous gene activationNature Chemical Biology, 2015; DOI:10.1038/nchembio.1753

2. https://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150209113249.htm

Opracował: Karol Madejczyk

Korekta: Ilona Sadok

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*