Ablacja genetyczna

Ablacja genetyczna występuje, gdy gen zostaje uznany za „zerowy” w wyniku homologicznej rekombinacji genetycznej genu. Jest stosowany w selektywnej supresji określonej linii komórkowej lub typu komórek. Ta technika inżynierii genetycznej nie ogranicza hamowania wzrostu tylko do aktywności pojedynczego genu. Specyficzna ablacja komórek umożliwia badanie in vivo aktywność komórek. Przykład tej metody w działaniu można zobaczyć poprzez produkcję myszy z nokautem. Osiąga się to poprzez podanie jednego lub więcej transgenów do przedjądrza zapłodnionego oocytu myszy. Następnie jest ponownie wszczepiany matce żywicielskiej, która następnie rodzi transgeniczną mysz. Mysz transgeniczna jest nosicielem jednej kopii transgenu3 na kilkaset. Z tych myszy można stworzyć homozygotyczną kolonię poprzez rozmnażanie.

Rozwój historyczny

W 1990 roku technika nokautu genów dopiero się rozwijała. Brakowało informacji na temat początkowych zdarzeń zachodzących w trakcie rozwoju zarodka kręgowca . Aby uzyskać lepsze zrozumienie, należy przeanalizować instrukcje tworzenia całego zestawu DNA w osobie lub organizmie i określić geny zaangażowane w ten proces. Instrukcje dotyczące rozwoju embrionalnego mogą mieć pewną korelację z brakiem miejsca wykazywanym przez wiele genów w ich wzorcach ekspresji. Technika stosowana do oceny określonej funkcji genu polega na inaktywacji lub usunięciu tego genu. Poprzez wyeliminowanie określonego genu można zaobserwować jego rolę w rozwoju wzorca ekspresji embrionalnej.

Znaczenie kliniczne

Zdolność do selektywnego usuwania komórek przez ablację ma ogromne znaczenie w badaniach nad rozwojem biologii eukariotycznej, przyczyniając się w znacznym stopniu do badania pochodzenia, losu lub funkcji komórek. Ablacja genetyczna zachodzi poprzez dostarczenie toksyny lub genu indukującego śmierć, który jest kierowany przez specyficzny dla komórki wzmacniacz (genetyka) lub przez wykorzystanie systemu GAL4/UAS . Ze względu na szereg znanych wzmacniaczy, toksyny i geny śmierci mogą być przyłączane do prawie każdej wybranej komórki, co pozwala na specyficzność typu komórki. Poprzez ablację genetyczną można zaobserwować efekty usunięcia każdej komórki określonego rodzaju z zarodka; dodatkowo można badać całą populację, a nie tylko jednostki.

Zalety

Specyficzność typu komórkowego jest istotną zaletą ablacji genetycznej. Liczne wzmacniacze, które istnieją, umożliwiają tę specyficzność, ponieważ toksyny i geny śmierci są w stanie celować zasadniczo w dowolną wybraną komórkę. Ta specyficzność komórkowa usuwa wszystkie wybrane typy komórek we wszystkich sekcjach zarodka. Jest to korzystne, ponieważ liczba analogicznych komórek eliminowanych w tkance ma wpływ na fenotypowe efekty ablacji. Ponadto, ponieważ ablacja genetyczna wymaga jedynie zorganizowania krzyżówki genetycznej, jest technicznie prosta, co pozwala na jednoczesne badanie populacji osobników o znacznej wielkości. Większa liczba próbek pomaga uwierzytelnić wyniki, dostarczając więcej danych do wyciągania wniosków. Ponadto w niektórych przypadkach ablacja jest autonomiczna dla komórek, co eliminuje wszelkie obawy przed uszkodzeniem sąsiednich komórek. To widać w rycyny -A i błonicy -A, jak również geny wywołujące śmierć.

Niedogodności

Istnieją również wady związane z genetycznym podejściem do ablacji. Występuje nieregularność w ekspresji, która jest napędzana przez wzmacniacze. Te nieprawidłowości można zaobserwować poprzez brak restrykcji przez wybrany wzmacniacz do wybranego typu komórek lub poprzez brak inkluzji dla wszystkich komórek określonego rodzaju w zarodku. Ponadto komórki wyrażające mogą zostać zabite przez niski poziom ekspresji. Wadą może być również brak wyboru czasu. Jest to możliwe, jeśli ekspresja genu efektorowego jest zależna od GAL4 lub wzmacniacza. Ważne jest potwierdzenie, że gen kodujący toksynę ulega ekspresji tylko na odpowiednich etapach rozwoju iw tej konkretnej komórce zarodka. Można tego uniknąć, stosując wyrażenie mozaikowe.

Implikacje technologiczne

Czasową kontrolę ekspresji genów i ablacji można przypisać rozwijającym się technologiom transgenicznym i terapii genowej. Technologie te są ulepszone dzięki zrozumieniu mechanizmów wpływających na specyficzną tkankowo transkrypcję genów. Ablacja genetyczna pozwala na usuwanie genów przez związki, które są wprowadzane do organizmu będącego przedmiotem zainteresowania.

Ablacja genetyczna u myszy transgenicznych

Technologia ablacji genetycznej może być w stanie wyprodukować myszy z mutacjami w prawie każdym genie obecnym w ich linii zarodkowej. Chociaż ta technika nie jest udoskonalona, ​​zawiera ona zdolność ukierunkowania na pytania dotyczące biologii molekularnej i komórkowej wzrostu embrionalnego. Ponadto może pomóc w tworzeniu zwierząt, które będą służyć jako przewodniki pokazujące wpływ na choroby ludzkie, w tym demielinizację , karłowatość i niedobory odporności .

Ablacja genetyczna w rozwoju roślin

Ablacja genetyczna jest niezwykłym elementem w badaniu linii komórkowych ssaków. Ta znana cecha zachęca do dalszych badań nad procesami rozwoju roślin. Obszerny przegląd etapów rozwoju obserwuje się poprzez celową śmierć komórki przy użyciu promotorów specyficznie pokazanych w różnych typach komórek, wraz ze zdolnością do wytwarzania genetycznie modyfikowanych roślin. Ze względu na bardziej specyficzną technikę stosowaną w produkcji roślin chimerycznych, w połączeniu z ablacją laserową , ablacja genetyczna służy jako główny mechanizm zrozumienia rozwoju komórek roślinnych.