Генетическая абляция

Генетическая абляция происходит, когда ген считается «нулевым» посредством гомологичной генетической рекомбинации гена. Она используется для селективного подавления определенной клеточной линии или типа клеток. Этот метод генной инженерии не ограничивает подавление роста только активностью отдельного гена. [1] Специфическая абляция клеток позволяет исследовать активность клеток in vivo . Пример этого метода в действии можно увидеть на примере создания мыши с нокаутом. Это достигается путем введения одного или нескольких трансгенов в пронуклеус оплодотворенного ооцита мыши. После этого он реимплантируется в мать-хозяина, которая затем рожает трансгенную мышь. Трансгенная мышь несет одну копию трансгена3 из нескольких сотен. Из этих мышей путем разведения можно создать гомозиготную колонию. [2]

Историческое развитие

В 1990 году метод генного нокаута только разрабатывался. Отсутствовала информация о начальных событиях, которые происходят на протяжении всего развития эмбриона позвоночного . Чтобы лучше понять, необходимо препарировать инструкции по созданию полного набора ДНК у человека или организма и определить гены, участвующие в этом процессе. Инструкции по эмбриональному развитию могут иметь некоторую связь с отсутствием места, показанным многими генами в их паттернах экспрессии. Метод, используемый для оценки функции конкретного гена, заключается в инактивации или удалении этого гена. Уничтожая конкретный ген, можно наблюдать его роль в развитии паттерна эмбриональной экспрессии. [3]

Клиническое значение

Способность выборочно удалять клетки путем абляции является монументальной в изучении развития эукариотической биологии, внося большой вклад в изучение происхождения, судьбы или функции клеток. Генетическая абляция происходит посредством доставки токсина или гена, вызывающего смерть, который направляется специфичным для клетки энхансером (генетикой) или путем использования системы GAL4/UAS . Благодаря массиву известных энхансеров, токсины и гены смерти могут быть прикреплены практически к любой выбранной клетке, что обеспечивает специфичность к типу клеток. Благодаря генетической абляции можно наблюдать эффекты удаления каждой клетки определенного вида внутри эмбриона; кроме того, можно изучать всю популяцию, а не только отдельных особей. [4]

Преимущества

Специфичность типа клеток является существенным преимуществом генетической абляции. Многочисленные существующие усилители обеспечивают эту специфичность, поскольку токсины и гены смерти способны нацеливаться по существу на любую клетку по выбору. Эта клеточная специфичность удаляет все выбранные типы клеток во всех секциях эмбриона. Это преимущество, поскольку количество аналогичных клеток, устраненных в ткани, влияет на фенотипические эффекты абляции. Кроме того, поскольку генетическая абляция требует только организации генетического скрещивания, она проста технически, что позволяет одновременно исследовать популяции особей значительного размера. Большее количество образцов помогает подтвердить подлинность результатов, предоставляя больше данных для выводов. Кроме того, в некоторых случаях абляция является клеточно-автономной, что устраняет любой страх компрометации соседних клеток. Это наблюдается в цепях рицина -A и дифтерии -A, а также в генах, вызывающих смерть. [4]

Недостатки

Существуют также недостатки, связанные с генетическими подходами к абляции. Наблюдается нерегулярность в экспрессии, вызванная энхансерами. Эти нерегулярности могут наблюдаться из-за отсутствия ограничения выбранным энхансером для выбранного типа клеток или из-за отсутствия включения для всех клеток определенного вида в эмбрионе. Кроме того, экспрессирующие клетки могут быть убиты низкими уровнями экспрессии. Отсутствие выбора времени также может оказаться недостатком. Это возможно, если экспрессия эффекторного гена зависит от GAL4 или энхансера. Важно подтвердить, что ген, кодирующий токсин, экспрессируется только на соответствующих стадиях развития и в этой конкретной клетке в эмбрионе. Этого можно избежать, используя мозаичную экспрессию. [4]

Технологические последствия

Временной контроль экспрессии генов и абляция могут быть отнесены к развивающимся трансгенным и генно-терапевтическим технологиям. Эти технологии совершенствуются благодаря пониманию механизмов, которые влияют на тканеспецифическую транскрипцию генов. Генетическая абляция позволяет удалять гены с помощью соединений, которые вводятся в интересующий организм. [5]

Генетическая абляция у трансгенных мышей

Технология генетической абляции может быть способна производить мышей с мутациями практически в каждом гене, присутствующем в их зародышевой линии. Хотя эта техника несовершенна, она содержит возможность нацеливаться на вопросы, связанные с молекулярной и клеточной биологией эмбрионального роста. Кроме того, она может помочь в создании животных, которые будут служить в качестве гидов, показывающих влияние на человеческие заболевания, включая демиелинизацию , карликовость и иммунодефициты . [6]

Генетическая абляция в развитии растений

Генетическая абляция является примечательным компонентом в изучении клеточных линий млекопитающих. Это известное качество поощряет дальнейшее изучение в препарировании процессов развития растений. Всесторонний обзор стадий развития наблюдается посредством преднамеренной гибели клеток с использованием промоторов, специально показанных в различных типах клеток, наряду со способностью производить генетически модифицированные растения. Из-за более специфической техники, используемой при производстве химерных растений, в сочетании с лазерной абляцией , генетическая абляция служит основным механизмом для понимания развития растительных клеток. [7]

Ссылки

  1. ^ Кроммелин, DJA; Синделар, RD (1997). Фармацевтическая биотехнология: основы и применение . Филадельфия, Пенсильвания: Тейлор и Фрэнсис.
  2. ^ Seidman, JG (2009). « Манипулирование геномом мыши». Current Protocols in Molecular Biology . 85. doi :10.1002/0471142727.mb2300s85. S2CID  221604198.
  3. ^ Ламсден, Эндрю; Уилкинсон, Дэвид (1990). «Обещание генной абляции». Nature . 347 (6291): 335–336. doi : 10.1038/347335a0 . ISSN  1476-4687. PMID  2215645. S2CID  4282392.
  4. ^ abc Суини, Шон Т.; Идальго, Алисия; де Белль, Дж. Стивен; Кешишян, Хейг (1 сентября 2012 г.). «Генетические системы для функциональной абляции клеток у дрозофилы». Cold Spring Harbor Protocols . 2012 (9): 950–956. doi :10.1101/pdb.top068361. PMID  22949708.
  5. ^ DeMayo, Francesco J.; Tsai, Sophia Y. (2001-10-01). «Целевая регуляция генов и абляция генов». Trends in Endocrinology & Metabolism . 12 (8): 348–353. doi :10.1016/S1043-2760(01)00462-3. ISSN  1043-2760. PMID  11551808. S2CID  29376975.
  6. ^ Бернстайн, А.; Брейтман, М. (1989). «Генетическая абляция у трансгенных мышей». Молекулярная биология и медицина . 6 (6): 523–530. ISSN  0735-1313. PMID  2699511.
  7. ^ Насралла, Дж. Б.; Нишио, Т.; Насралла, М. Э. (июнь 1991 г.). «Гены самонесовместимости капустных: экспрессия и использование в генетической абляции цветочных тканей». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 42 : 393–422. doi :10.1146/annurev.pp.42.060191.002141.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Генетическая_абляция&oldid=1170001337"