Направленное редактирование геномов индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека как инструмент функционального анализа генетических вариантов | Вестник Томского государственного университета. Биология. 2025. № 69. DOI: 10.17223/19988591/69/13

Направленное редактирование геномов индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека как инструмент функционального анализа генетических вариантов

Развитие высокопроизводительных методов геномики привело к появлению огромных массивов информации и обширных баз данных о полиморфизмах или генетических вариантах, встречающихся в геномах пациентов с заболеваниями различных органов и систем. Однако лишь для небольшой доли генетических вариантов подтвержден патологический статус и проведенаы подробные исследования молекулярно-генетических механизмов, вызванных ими патологических процессов, что требует создания новых модельных систем. Нами был исследован потенциал применения программируемой нуклеазы AsCas12a для внесения двуцепочечных разрывов ДНК в локусах, ассоциированных с нейродегенеративными и сердечно-сосудистыми заболеваниями человека (MYBPC3, APOE, PSEN1, LRRK2, PINK1 и PRKN), а также для внесения трансгена EGFP в локус SOX6 генома индуцированных плюрипотенных стволовых клеток (ИПСК) здорового человека. Кроме того, с помощью CRISPR/Cas9-опосредованной гомологичной рекомбинации в локусе AAVS1 были получены ИПСК здорового донора и пациента с генетическим вариантом c.2013T>G (rs63750756, p.N279K) в гене MAPT, которые несут доксициклин-управляемый трансген биосенсора MitoTimer. В результате было установлено, что нуклеаза AsCas12a может применяться для нокаута генов и стимуляции гомологичной рекомбинации в геномах ИПСК человека, а также получена модель для исследования биогенеза митохондрий в клетках с патогенным полиморфизмом в гене MAPT, ассоциированном с лобно-височной деменцией с паркинсонизмом-17. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 8

Ключевые слова

индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, клеточные модели, болезнь Паркинсона, лобно-височная деменция с паркинсонизмом-17, редактирование геномов, AsCas12a, SpCas9

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Медведев Сергей Петрович	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН	канд. биол. наук, в.н.с. лаборатории эпигенетики развития; с.н.с. лаборатории геномных медицинских технологий	medvedev@bionet.nsc.ru
Ахмерова Валерия Игоревна	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный университет	лаборант-исследователь лаборатории эпигенетики развития; студент кафедры цитологии и генетики	v.akhmerova@g.nsu.ru
Надточий Юлия Андреевна	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный университет	лаборант-исследователь лаборатории эпигенетики развития; студент кафедры цитологии и генетики	y.nadtochii@g.nsu.ru
Григорьева Елена Викторовна	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН	канд. биол. наук, с.н.с. лаборатории эпигенетики развития; н.с. лаборатории геномных медицинских технологий	evlena@bionet.nsc.ru
Павлова Софья Викторовна	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН	канд. биол. наук, н.с. лаборатории эпигенетики развития; н.с. лаборатории геномных медицинских технологий	spav@bionet.nsc.ru
Закиян Сурен Минасович	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН	д-р биол. наук, профессор, г.н.с., зав. лабораторией эпигенетики развития; г.н.с. лаборатории геномных медицинских технологий	zakian@bionet.nsc.ru

Всего: 6

Ссылки

Kim D., Kim J., Hur J.K., Been K.W., Yoon S.H., Kim J.S. Genome-wide Analysis Reveals Specificities of Cpf1 Endonucleases in Human Cells // Nature Biotechnology. 2016. Vol. 34, № 8. PP. 863-868.

Zetsche B., Heidenreich M., Mohanraju P., Fedorova I., Kneppers J., DeGennaro E.M., Winblad N., Choudhury S.R., Abudayyeh O.O., Gootenberg J.S., Wu W.Y., Scott D.A., Severinov K., van der Oost J., Zhang F. Multiplex Gene Editing by CRISPR-Cpf1 Using a Single crRNA Array // Nature Biotechnology. 2017. Vol. 35, № 1. PP. 31-34.

Strohkendl I., Saifuddin F.A., Gibson B.A., Rosen M.K., Russell R., Finkelstein I.J. Inhibition of CRISPR-Cas12a DNA Targeting by Nucleosomes and Chromatin // Science Advances. 2021. Vol. 7, № 11. eabd6030.

Laker R.C., Xu P., Ryall K.A., Sujkowski A., Kenwood B.M., Chain K.H., Zhang M., Royal M.A., Hoehn K.L., Driscoll M., Adler P.N., Wessells R.J., Saucerman J.J., Yan Z. A Novel MitoTimer Reporter Gene for Mitochondrial Content, Structure, Stress, and Damage In Vivo // Journal of Biological Chemistry. 2014. Vol. 289, № 17. PP. 12005-12015.

Ghetti B., Oblak A.L., Boeve B.F., Johnson K.A., Dickerson B.C., Goedert M. Invited Review: Frontotemporal Dementia Caused by Microtubule-associated Protein Tau Gene (MAPT) Mutations: a Chameleon for Neuropathology and Neuroimaging // Neuropathology and Applied Neurobiology. 2015. Vol. 41, № 1. Pp. 24-46.

Павлова С.В., Валетдинова К.Р., Маланханова Т.Б., Поливцев Д.Е., Малахова А.А., Григорьева Е.В., Шевченко А.И., Закиян C.M., Медведев С.П. Трансгенные линии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека ICGI022-A-6 и ICGI022-A-7 с доксициклин-управляемыми вариантами программируемой нуклеазы AsCas12a // Онтогенез. 2023. Т. 54, № 6. С. 415-428.

Zhang L., Zuris J.A., Viswanathan R., Edelstein J.N., Turk R., Thommandru B., Rube H.T., Glenn S.E., Collingwood M.A., Bode N.M., Beaudoin S.F., Lele S., Scott S.N., Wasko K.M., Sexton S., Borges C.M., Schubert M.S., Kurgan G.L., McNeill M.S., Fernandez C.A., Myer V.E., Morgan R.A., Behlke M.A., Vakulskas C.A. AsCas12a Ultra Nuclease Facilitates the Rapid Generation of Therapeutic Cell Medicines // Nature Communications. 2021. Vol. 12, № 1. 3908.

Kim H., Lee W.J., Kim C.H., Oh Y., Gwon L.W., Lee H., Song W., Hur J.K., Lim K.S., Jeong K.J., Nam K.H., Won Y.S., Lee K.R., Lee Y., Kim Y.H., Huh J.W., Jun B.H., Lee D.S., Lee S.H. Highly Specific Chimeric DNA-RNA-guided Genome Editing with Enhanced CRISPR-Cas12a System // Molecular Therapy Nucleic Acids. 2022. Vol. 28. PP. 353-362.