Генетическая абляция
Генетическая абляция происходит, когда ген считается «нулевым» в результате гомологичной генетической рекомбинации гена. Он используется для избирательного подавления определенной клеточной линии или типа клеток. Этот метод генной инженерии не ограничивает подавление роста активностью отдельного гена. [1] Специфическая абляция клеток позволяет исследовать in vivo активность клеток . Примером этого метода в действии может служить производство нокаутирующей мыши. Это достигается путем введения одного или нескольких трансгенов в пронуклеус оплодотворенного ооцита мыши. После этого его реимплантируют матери-хозяину, 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
[ редактировать ]В 1990 году техника нокаута генов только развивалась. Отсутствовала информация о начальных событиях, происходящих на протяжении развития эмбриона позвоночных . Чтобы сформировать лучшее понимание, необходимо проанализировать инструкции по созданию полного набора ДНК у человека или организма и определить гены, участвующие в этом процессе. Инструкции по эмбриональному развитию могут иметь некоторую корреляцию с нехваткой места, которое имеют многие гены в моделях их экспрессии. Метод, используемый для оценки конкретной функции гена, заключается в инактивации или удалении этого гена. Уничтожив конкретный ген, можно будет наблюдать его роль в развитии эмбрионального паттерна экспрессии. [3]
Клиническое значение
[ редактировать ]Способность выборочно удалять клетки путем абляции имеет огромное значение для изучения развития эукариотической биологии, внося большой вклад в изучение происхождения, судьбы или функции клеток. Генетическая абляция происходит посредством доставки токсина или вызывающего смерть гена, управляемого клеточно-специфичным энхансером (генетика) , или с использованием системы GAL4/UAS . Благодаря множеству известных энхансеров, токсины и гены смерти могут быть прикреплены практически к любой выбранной клетке, что обеспечивает специфичность к типу клеток. С помощью генетической абляции можно наблюдать эффект удаления каждой клетки определенного типа внутри эмбриона; кроме того, можно изучать всю популяцию, а не только отдельных лиц. [4]
Преимущества
[ редактировать ]Специфичность типа клеток является существенным преимуществом генетической абляции. Многочисленные существующие энхансеры обеспечивают такую специфичность, поскольку токсины и гены смерти способны воздействовать практически на любую выбранную клетку. Эта клеточная специфичность уничтожает все выбранные типы клеток во всех секциях эмбриона. Это преимущество, поскольку количество аналогичных клеток, удаленных из ткани, влияет на фенотипические эффекты абляции. Более того, поскольку генетическая абляция требует только организации генетического скрещивания, она технически проста и позволяет одновременно исследовать значительные популяции особей. Большее количество образцов помогает подтвердить подлинность результатов, предоставляя больше данных для вывода. Кроме того, в некоторых случаях абляция является клеточно-автономной, что устраняет любые опасения поставить под угрозу соседние клетки. Это наблюдается в цепях рицина -А и дифтерии -А, а также в генах, вызывающих смерть. [4]
Недостатки
[ редактировать ]Существуют также недостатки, связанные с генетическими подходами к абляции. В экспрессии наблюдаются нарушения, вызванные энхансерами. Эти нарушения можно наблюдать из-за отсутствия ограничения выбранного энхансера выбранным типом клеток или из-за отсутствия включения всех клеток определенного типа в эмбрионе. Более 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 эмбриона. Этого можно избежать, используя мозаичное выражение. [4]
Технологические последствия
[ редактировать ]Временной контроль экспрессии и абляции генов можно объяснить развитием технологий трансгенности и генной терапии. Эти технологии улучшаются благодаря пониманию механизмов, влияющих на транскрипцию тканеспецифичных генов. Генетическая абляция позволяет удалять гены с помощью соединений, которые вводятся в интересующий организм. [5]
Генетическая абляция у трансгенных мышей
[ редактировать ]Технология генетической абляции может позволить производить мышей с мутациями практически в каждом гене, присутствующем в их зародышевой линии. Хотя этот метод не совершенен, он позволяет решать вопросы, связанные с молекулярной и клеточной биологией эмбрионального роста. Кроме того, это может помочь в создании животных, которые будут служить проводниками, показывающими влияние на заболевания человека, включая демиелинизацию , карликовость и иммунодефицит . [6]
Генетическая абляция в развитии растений
[ редактировать ]Генетическая абляция — замечательный компонент в изучении клеточных линий млекопитающих. Это известное качество побуждает к дальнейшим исследованиям процессов развития растений. Всесторонний обзор стадий развития наблюдается посредством преднамеренной гибели клеток за счет использования промоторов, специально показанных в различных типах клеток, а также способности производить генетически модифицированные растения. Из-за более специфической техники, используемой при производстве химерных растений, в сочетании с лазерной абляцией , генетическая абляция служит основным механизмом понимания развития растительных клеток. [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кроммелин, DJA; Синделар, Р.Д. (1997). Фармацевтическая биотехнология: основы и приложения . Филадельфия, Пенсильвания: Тейлор и Фрэнсис.
- ^ Зейдман, Дж. Г. (2009). «Манипулирование геномом мыши». Современные протоколы молекулярной биологии . 85 . дои : 10.1002/0471142727.mb2300s85 . S2CID 221604198 .
- ^ Ламсден, Эндрю; Уилкинсон, Дэвид (1990). «Обещание абляции генов» . Природа . 347 (6291): 335–336. дои : 10.1038/347335a0 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 2215645 . S2CID 4282392 .
- ^ Перейти обратно: а б с Суини, Шон Т.; Идальго, Алисия; де Белль, Дж. Стивен; Кешишян, Хейг (1 сентября 2012 г.). «Генетические системы функциональной абляции клеток у дрозофилы» . Протоколы Колд-Спринг-Харбора . 2012 (9): 950–956. дои : 10.1101/pdb.top068361 . ПМИД 22949708 .
- ^ ДеМайо, Франческо Дж.; Цай, София Ю. (1 октября 2001 г.). «Направленная регуляция генов и абляция генов» . Тенденции в эндокринологии и обмене веществ . 12 (8): 348–353. дои : 10.1016/S1043-2760(01)00462-3 . ISSN 1043-2760 . ПМИД 11551808 . S2CID 29376975 .
- ^ Бернштейн, А.; Брейтман, М. (1989). «Генетическая абляция у трансгенных мышей» . Молекулярная биология и медицина . 6 (6): 523–530. ISSN 0735-1313 . ПМИД 2699511 .
- ^ Насралла, Дж.Б.; Нисио, Т; Насралла, Мэн (июнь 1991 г.). «Гены самонесовместимости Brassica: экспрессия и использование в генетической абляции цветочных тканей» . Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 42 : 393–422. дои : 10.1146/annurev.pp.42.060191.002141 .