Klinika Mayo (Rochester, USA) vyvinula metodu, která umožňuje na žádost výzkumného pracovníka zapnout a vypnout jakýkoli gen v živém organismu.
Stávající metody kontroly genomu jsou postaveny podle stejného schématu, což vážně omezuje jejich použití: mluvíme o potlačení genové aktivity.
Nejjednodušší způsob, jak toho dosáhnout, je štěpení DNA tímto genem pomocí enzymu, takže ani po opravě gen nemůže fungovat. K tomu se používají nukleázy s takzvanými zinkovými prsty - strukturní prvky, které mají specificitu pro jednu nebo jinou nukleotidovou sekvenci.
Sada takových „zinkových prstů“je však omezená, to znamená, že s jejich pomocí nelze detekovat každý fragment v DNA. Alternativou jsou morfolinové oligonukleotidy. Jedná se o krátké syntetické nukleotidové řetězce s absolutně jakoukoli specifičností, jakou si přejete. Navázáním na buněčnou DNA blokují aktivitu konkrétního genu. Nevýhodou tohoto přístupu je dočasná akce: dříve nebo později bude blokáda genu sama odstraněna.
V článku publikovaném v časopise Nature autoři popisují třetí metodu založenou na použití nukleázových enzymů TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease). Jedná se o hybridní proteiny, z nichž některé jsou převzaty z bakterií. Bakteriální fragment se váže na malé fragmenty DNA; díky své mimořádné variabilitě jej lze upravit tak, aby rozpoznal téměř jakoukoli sekvenci DNA. Dalším kusem molekuly TALEN je samotná nukleáza, která provádí štěpení DNA.
Až dosud se TALEN používal v buněčných kulturách. Nyní se vědcům podařilo tuto metodu přizpůsobit celým organismům. Do genomu pruhovaného zebrafish (Danio rerio) byl vložen genetický regulátor, který umožňoval zapnutí nebo vypnutí konkrétního genu. To znamená, že pomocí specifické nukleázy TALEN byl proveden řez poblíž genu, který je pro vědce zajímavý. Poté byla tato regulační nukleotidová sekvence vložena do řezu pomocí dalších enzymů.
Poté už zbývalo jen stlačit páčku, to znamená přidat látky, které regulátor zaply nebo vypnuly. Je třeba zdůraznit, že jednak použití TALENU umožňuje zavedení regulační sekvence „do strany“na jakýkoli gen, a zadruhé, tato manipulace, jak autoři ukázali, může být prováděna s celým organismem, nejen s buněčnou kulturou.
Je těžké přeceňovat vyhlídky na novou metodu (nebo novou modifikaci staré metody, pokud chcete). Například je důležité vědět, co konkrétní gen dělá po celý život, zda se jeho funkce mění, zda pokračuje v práci atd. Až dosud bylo neuvěřitelně obtížné to zjistit: vědci mohli vypnout nějaký gen pro jiný fázi embrya, ale u dospělého organismu nebylo možné jej znovu zapnout. Pokud se mutace ukázala jako kritická, embryo zemřelo, po čemž se dospělo k závěru, že gen je v embryonálním stadiu nesmírně důležitý, ale nikdo nevěděl, co se s ním stalo dál.
Propagační video:
A nyní existuje šance důkladně se naučit věkem podmíněné rysy práce genů. A to nemluvě o skutečnosti, že pomocí popsané metody je teoreticky možné „zapnout“nebo „vypnout“geny, jejichž nesprávná aktivita je základem závažných dědičných (a nejen dědičných) onemocnění.