Хрупкий X синдромов вызваны мутациями в гене FMR1 на X хромосомах, которые предотвращают выражение гена. Это отсутствие FMR1-закодированного белка во время мозгового развития, как показывали, вызвало сверхвозбудимость в нейронах, связанных с синдромом.
Теперь впервые исследователи в Институте Белых угрей вернули деятельность хрупкому X генов синдрома в затронутых нейронах, используя измененную систему CRISPR/Cas9, которую они разработали, который удаляет methylation – молекулярные признаки, которые сохраняют ген мутанта отключенным – предполагающий, что этот метод, может оказаться, полезная парадигма для планирования для болезней, вызванных неправильным methylation.Исследование лабораторией Члена-учредителя Института Белых угрей Рудольфа Джэениша, который описан онлайн на этой неделе в журнале Cell, является первым прямым доказательством, что удаление methylation от определенного сегмента в местоположении FMR1 может повторно активировать ген и спасти хрупкий X нейронов синдрома.Последовательность генов FMR1 включает серию трех нуклеотидов (CGG) повторения, и длина этих повторений определяет, будет ли человек развиваться хрупкий X синдромов: нормальная версия гена содержит где угодно от 5-55 повторений CGG; версии с 56-200 повторениями считаются в более высоком риске создания некоторых симптомов синдрома; и те версии больше чем с 200 повторениями произведут хрупкий X синдромов.
До сих пор механизм, связывающий чрезмерные повторения в FMR1 к хрупкому X синдромов, не был хорошо понят. Но Шон Лю, постдокторский исследователь в лаборатории Джэениша и первый автор исследования Клетки, и другие думал, что methylation, покрывающий те повторения нуклеотида, мог бы играть важную роль в закрытии выражения гена.Чтобы проверить эту гипотезу, Лю удалил признаки methylation из повторений FMR1, используя CRISPR/Cas9-based техника, недавно развитая им и Хао У, бывшим постдокторским исследователем в лаборатории Jaenisch.
Эта техника может или добавить или удалить признаки methylation из определенных отрезков ДНК. Удаление признаков восстановило выражение гена FMR1 к уровню нормального гена.«Эти результаты довольно удивительны – эта работа произвела почти полное восстановление диких уровней экспрессии типа гена FMR1», говорит Джэениш, который является преподавателем биологии в Массачусетском технологическом институте и ведущем авторе на исследовании. «Часто, когда ученые проверяют терапевтические вмешательства, они только достигают частичного восстановления, таким образом, эти результаты существенные».
Повторно активированный ген FMR1 спасает нейроны, полученные из хрупкого X клеток вызванной плюрипотентной основы (iPS) синдрома, полностью изменяя неправильную электрическую деятельность, связанную с синдромом. Когда спасенные нейроны были привиты в мозги мышей, ген FMR1 оставался активным в нейронах в течение по крайней мере трех месяцев, предполагая, что исправленный methylation может быть стабильным у животного.«Мы показали, что этот беспорядок обратим на уровне нейрона», говорит Лю. «Когда мы удалили methylation повторений CGG в нейронах, полученных из хрупкого X клеток IPS синдрома, мы достигли полной активации FMR1».CRISPR/Cas-9-based техника может также оказаться полезной для других болезней, вызванных неправильным methylation включая facioscapulohumeral мышечную дистрофию и болезни печатания.
«Эта работа утверждает подход планирования для methylation на генах, и это будет парадигма для ученых, чтобы следовать за этим подходом для других болезней», говорит Джэениш.