Ny teknik för att manipulera genuttryck och studera genetiska sjukdomar
Emma Andersson, forskare på institutionen för cell- och molekylärbiologi, tillsammans med doktorand Katrin Mangold, har nyligen publicerat en artikel i Cell Reports Methods där de visar hur de utvecklat en ny teknik för att minska användningen av möss samt få snabbare resultat.
För att förstå hur våra gener styr hur vi utvecklas från ett befruktat ägg till en fullt fungerande människa krävs experiment där vi "tar bort" eller "lägger till" delar av generna (bitar av DNA) för att se vad de behövs för, eller vad de kan göra. Ofta använder forskare möss för att förstå hur gener kontrollerar utveckling och sjukdom hos däggdjur, men att ta bort och lägga till gener i musmodeller har tidigare varit långsamt (månader till år), vilket tyvärr också kan leda till produktion av möss som inte kan användas. För att lösa detta problem utvecklade Emma Andersson och hennes forskargrupp på institutionen för cell- och molekylärbiologi en metod för att snabbt ta bort eller lägga till gener hos möss (dagar/veckor), fokuserade på hjärnan och ryggmärgen.
-Vi visade att metoden var mycket effektiv och kunde användas för att förstå funktionerna hos gener som är associerade med mänsklig sjukdom. Med den här nya tekniken blir det snabbare och lättare att studera gener hos möss, så att vi kan testa hur olika gener (upptäckta att de är muterade hos olika patienter) faktiskt styr hälsa och sjukdom berättar Emma.
Tekniken kan också användas för att systematiskt och snabbt testa många olika gener (screening), eller till härstamning - förstå vad varje stamcell i nervsystemet kan ge upphov till, genom att märka dessa och följa cellerna över tid.
Tekniken liknar begreppsmässigt mycket fostervattensprov som görs på gravida kvinnor för att testa för genetisk sjukdom hos det ofödda barnet.
Man injicerar ett DNA-modifierande virus i fostervattnet hos sövda gravida möss, som sedan kan modifiera cellerna i kontakt med fostervattnet. Man rör inte själva embryona och honmössen vaknar efter några minuter och springer runt och sköter sig normalt.
Emma och hennes forskargrupp döpte tekniken till ”NEPTUNE ”för” NEural Plate Targeting with in Utero Nano-injEction”, delvis som en hänvisning till Neptunus 'gud för vatten' (och livgivande fostervatten) och delvis som en referens till den blåa planeten i vårt solsystem. Eftersom livmodern hos gravida möss (som kan bära upp till 20 embryon under en graviditet) kan ses som en serie pärlor (embryon) på en sträng (längs livmodern), vilket också får oss att tänka på planeter i solsystemet. Alla världars potential i embryon och för att det var ett enkelt namn att komma ihåg.
-Vi kan nu använda NEPTUNE för att besvara många olösta frågor inom utvecklingsneurovetenskap. Vi utvecklar också tekniken för att kunna manipulera andra organsystem under utvecklingen. Detta kan minska användningen av möss inom life science med över 90-95%. Vi har etablerat en core facilitet så att andra har enkel tillgång till tekniken (INFINIGENE), och hoppas att vi på så sätt kan bidra till att minska antalet djur som används inom forskning. Sammantaget planerar vi att använda denna spännande teknik för att förstå hur stamceller utvecklas i embryon, vilka gener som är viktigast i specifika stadier, och varför vissa gener är associerade med genetiska störningar, särskilt hos barn.
Publication
Highly efficient manipulation of nervous system gene expression with NEPTUNE
Mangold K, Mašek J, He J, Lendahl U, Fuchs E, Andersson ER
Cell Reports Methods Volume 1, Issue 4, 23 August 2021, 100043