Команда из Университета Донгук подвергла ткани мозга мышей воздействию электромагнитного поля индукцией всего 2 миллитесла при частоте 60 Гц. Применив метод секвенирования РНК, они обнаружили ген Lgr4, активность которого под действием поля увеличивалась. Изучив его регуляторную область, исследователи разработали «генный переключатель», который заставляет любой ген активироваться в ответ на электромагнитный сигнал.
Воздействие электромагнитного поля на мышей с генетическим переключателем, сопряженным с репортером в виде зеленого флуоресцентного белка, приводило к видимой активации генов во всем организме. Направленная стимуляция вызывала активацию генов в определенных органах, а после отключения поля уровень экспрессии генов возвращался к исходному значению в течение 24 часов, сообщает Bioengineer.
Для того чтобы понять механизм активации и деактивации, ученые провели полногеномный скрининг с использованием инструмента CRISPR-Cas9, который позволил выявить белок цитохром b5 типа B (Cyb5b) в качестве вероятного молекулярного датчика электромагнитных полей. Под действием поля он запускает ритмичные колебания концентрации кальция внутри клетки, которые затем активируют переключатель.
«Возможно, это первый описанный молекулярный датчик электромагнитных полей», — отметил профессор Ким Джон Пхиль, один из исследователей.
Исследователи протестировали систему в трех моделях мышей: частичное клеточное перепрограммирование стареющих мышей (через циклическое воздействие), восстановление уровня серотонина для снижения депрессивного поведения (через управление геном Tph2) и создание модели болезни Альцгеймера, где удалось отделить эффекты старения мозга от накопления бета-амилоидных бляшек.
Сегодня генная терапия часто необратима: доставив ген, нельзя его «отключить». Переключатель позволяет врачам регулировать дозу терапевтического белка — например, включать его на время и выключать при появлении побочных эффектов. Это особенно важно для терапий, требующих пульсирующей или циклической экспрессия.
В прошлом году американские ученые бросили вызов фундаментальной идее биологии, показав, что эпигенетическая память — способность клеток передавать по наследству информацию об активности генов — основана не не бинарных состояниях. Их исследование показало, что клетки не просто меняют состояние генов с включенного на выключенное. Оказывается, они могут фиксировать экспрессию во многих точках спектра.
