Редактирование генома в исследовании сна

Технология редактирования генома CRISPR/Cas9, прообразом которой стала иммунная система бактерий, продолжает свое победное шествие по лабораториям всего мира. Теперь ее применили и для изучения механизмов сна. Подробнее об этом рассказывается в статье, опубликованной в журнале Journal of Neuroscience Methods.

Credit: Stockvault.com

Для каких только задач ученые не использовали этот простой, дешевый и быстрый метод. Оказывается, даже нашли применение CRISPR/Cas9 в изучении… сна! Уже сейчас метод помог установить роль ряда генов в регуляции сна и циркадных ритмов.

Команда ученых во главе с Фунато (Funato) использовала систему CRISPR/Cas9 для внесения мутации в ген, кодирующий натриевый канал утечки, и показала, что при этом длительность фазы быстрого сна (REM-фазы) сокращалась. А Сунагава (Sunagawa) и коллеги с помощью изощренной модификации CRISPR/Cas9 сумели за одно поколение получить мышей, у которых обе копии гена одного из рецепторов нейромедиатора глутамата (NMDA) несут мутации во всех клетках организма. Исследуя таких трансгенных мышей, они смогли выяснить, что одна из аллелей этого гена, Nr3a, характерна для мышей, которым необходимо спать меньше, чем их среднестатистическим сородичам.

Исследователи во главе с Цо (Tso) сумели применить систему CRISPR/Cas9 очень специфично – только по отношению к астроцитам супрахиазматического ядра. Их мишенью был ген bmal1, продукт которого – это транскрипционный фактор, играющий важную роль в регуляции циркадных ритмов. Оказалось, что у трансгенных мышей нарушена экспрессия белков, регулирующих циркадные ритмы, а также имеются нарушения в двигательной активности.

С помощью CRISPR/Cas9 получили и мышей, у которых дофамин не может превращаться в норадреналин в голубом пятне – главном «норадреналиновом центре» ЦНС. Несчастные мыши отличались пониженной длительностью бодрствования и никак не могли проснуться даже под действием сильных стимулов (вам это никого не напоминает? Правда, кажется, нам в голубом пятне никто никакие гены не отключал…).

Были и попытки с помощью CRISPR/Cas9 выключать целые типы и подтипы нейронов, но пока они не увенчались особым успехом.

Применение CRISPR/Cas9 к изучению биологии сна только начинается: все описанные исследования датируются 2017-2018 годом. Однако, судя по тому, что метод с каждым годом становится все более точным и специфичным, то есть вносит меньше побочных мутаций, есть основания полагать, что все только начинается…

Текст: Елизавета Минина

In vivo cell type-specific CRISPR gene editing for sleep research by Yamaguchi, H., & de Lecea, L. (2018). Journal of Neuroscience Methods.

doi:10.1016/j.jneumeth.2018.10.016