Учёные ETH Zurich создали способ сохранять историю активности генов в клетках

Исследователи ETH Zurich в Базеле разработали метод, который позволяет сохранять молекулы РНК внутри клеток и позднее выяснять, какие гены были активны несколько часов или дней назад. Технология может помочь изучать кратковременные клеточные реакции и поведение опухолевых клеток, переживших химиотерапию.

Обычно активность генов оценивают по РНК — молекулам, которые служат копиями генетических инструкций. Такой анализ показывает состояние клетки только в момент измерения, а сбор материала уничтожает клетку. Кроме того, РНК быстро разрушается, поэтому краткая реакция на внешнее воздействие может остаться незамеченной.

Новая система защищает РНК от распада и позволяет хранить несколько тысяч её молекул в одной клетке на протяжении нескольких дней. Для этого учёные биотехнологически изменили три белка, в том числе белок, встречающийся в стрессовых гранулах — скоплениях РНК, которые образуются в клетках, например, во время инфекции. Система концентрирует молекулы РНК в тонком слое вокруг митохондрий, где они защищены от ферментов, разрушающих РНК.

Инструкции для производства этих белков исследователи вводят в клетки с помощью плазмид. Затем клетки самостоятельно собирают систему архивирования. В эксперименте на клеточной культуре команда показала, как клетки человека реагируют на сигнальную молекулу иммунной системы.

«Если измерить слишком поздно обычным методом, уже не увидеть, что реакция вообще происходила», — пояснил первый автор исследования Маркос Манеро Карранса, аспирант группы профессора ETH Zurich Рэндалла Платта.

Метод может пригодиться для изучения редких событий: если нужные клетки обнаружили лишь спустя время, исследователи смогут отобрать их и проверить, какие гены работали раньше. Авторы подали заявку на патент и намерены развивать технологию для исследований на животных и в онкологии.

В частности, с её помощью можно изучать клетки опухоли, которые переживают курс химиотерапии и впоследствии могут способствовать возвращению рака. Такие клетки, называемые персистирующими, трудно заранее предсказать, а механизмы их возникновения остаются малоизученными.

«Если мы сможем применить систему в исследованиях рака, то получим возможность выделить персистирующие клетки и заглянуть в их прошлое. Это поможет изучить, как они формируются и развиваются», — сказал постдокторант ETH Zurich Кристофер Райнкемайер.