La nouvelle technologie offre un moyen plus rapide, plus simple et plus efficace d’étudier la fonction des gènes

Étudier le rôle des gènes dans la biologie fondamentale et les maladies est désormais plus facile, plus rapide et plus efficace, selon des chercheurs du Baylor College of Medicine. Ils ont développé une plate-forme génétique basée sur les médicaments qui permet aux scientifiques de suivre les manipulations génétiques dans la mouche des fruits en laboratoire sans avoir à dépister des milliers de mouches individuelles.

Les chercheurs décrivent dans Rapports de cellule les fondamentaux de cette nouvelle technologie ainsi que des exemples de ses applications. Un document d’accompagnement dans Protocoles STAR montre comment mettre en place, conduire et analyser les procédures expérimentales impliquées dans cette technologie. Les outils et ressources génétiques, y compris une bibliothèque de plasmides, pour aider les chercheurs à mettre en œuvre cette nouvelle méthodologie dans leurs systèmes expérimentaux, sont disponibles gratuitement.

« La mouche des fruits de laboratoire est un modèle animal largement utilisé pour étudier la fonction des gènes et des mutations sur les processus biologiques, à la fois dans la santé et la maladie », a déclaré le premier auteur, le Dr Nick Matinyan, qui était un étudiant diplômé du Dr Koen JT. Le laboratoire de Venken à Baylor alors qu’il travaillait sur ce projet. Il est actuellement boursier postdoctoral à la faculté de médecine de l’Université Johns Hopkins.

Pour étudier la fonction d’un gène particulier, les chercheurs l’introduisent d’abord dans des milliers de mouches des fruits, puis examinent les mouches individuellement pour déterminer celles qui ont incorporé le gène avec succès. Pour distinguer les mouches porteuses du gène d’intérêt de celles qui n’en portent pas, une sorte de « balise » est ajoutée au gène. Traditionnellement, cette étiquette est une caractéristique physique facilement observée chez les mouches. L’étiquette peut être d’une certaine couleur des yeux, rouge, par exemple, afin que les chercheurs sachent que les mouches aux yeux rouges sont celles qui portent le gène de l’étude. La couleur du corps, les ailes ou la forme du corps sont d’autres traits physiques qui sont généralement utilisés pour marquer les caractéristiques génétiques d’intérêt.

« Ce processus a bien fonctionné pendant de nombreuses années, mais un inconvénient majeur est que le dépistage visuel de milliers de mouches individuellement sous un microscope à la recherche d’un trait physique particulier peut devenir assez fastidieux et prendre beaucoup de temps », a déclaré Venken, professeur adjoint au Verna et Marrs Mclean. Département de biochimie et de biologie moléculaire de Baylor et co-auteur de l’ouvrage.

« Dans les travaux en cours, nous avons développé un système de marqueurs médicamenteux pour la sélection ou la contre-sélection de gènes d’étude qui a considérablement amélioré le processus de dépistage », a déclaré le Dr Herman A. Dierick, professeur agrégé de génétique moléculaire et humaine. et neurosciences à Baylor et co-auteur de l’ouvrage.

Sélection simple vs sélection laborieuse

L’idée derrière cette nouvelle technologie est qu’au lieu de marquer les gènes d’intérêt avec un trait physique, ils sont marqués avec un autre gène qui confère aux mouches une résistance ou une sensibilité à des médicaments spécifiques. Au lieu de rechercher manuellement les caractéristiques physiques, les chercheurs peuvent désormais utiliser le médicament pour sélectionner ou contre-sélectionner dans un groupe de mouches celles qui portent le gène d’intérêt.

Une expérience pour sélectionner des mouches porteuses du gène d’intérêt à l’aide d’une étiquette de résistance aux médicaments impliquerait, tout d’abord, d’introduire le gène d’étude et l’étiquette de résistance associée dans les mouches, puis d’exposer toutes les mouches au médicament, qui a été ajouté à leur nourriture. Les mouches qui ont incorporé le gène de l’étude sont également résistantes au médicament et survivront à l’exposition.

Cette stratégie plus simple et efficace permet de gagner un temps considérable, permettant aux chercheurs d’être plus productifs. »

Dr Nick Matinyan, premier auteur

D’autres types d’expériences peuvent bénéficier d’une stratégie de contre-sélection utilisant des étiquettes de sensibilité aux médicaments.

« Je pense que la contre-sélection serait très utile pour les scientifiques qui étudient un gène et souhaitent apporter de nombreuses modifications à ce même gène pour étudier comment cela change sa fonction », a déclaré Venken, professeur adjoint de pharmacologie et de biologie chimique, membre du Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center et un boursier McNair. « Dans ce cas, il vaut la peine d’avoir une combinaison d’étiquettes de sensibilité aux médicaments et de résistance aux médicaments, qui, ensemble, peuvent aider à sélectionner et à contre-sélectionner les gènes d’intérêt. Les chercheurs peuvent faire de nombreuses combinaisons de gènes et les sélectionner, puis les contre-sélectionner dans une étape ultérieure rapidement et à très faible coût. »

« En termes de temps, j’estimerais que cette nouvelle technologie est au moins 10 fois plus rapide que l’approche traditionnelle », a déclaré Dierick.

« Nous espérons que ce travail fournira un cadre pour accélérer la transition de la paillasse au chevet du patient », a déclaré Matinyan. « En développant des outils pour rendre la recherche fondamentale plus facile, plus simple et plus rapide, nous pouvons réduire le temps nécessaire pour passer de la compréhension des principes fondamentaux à leur mise en œuvre en tant que résultats translationnels. »

Le document principal décrit ici a une publication d’accompagnement qui est un guide technique étape par étape sur la façon de prendre ces étiquettes et médicaments et de les mettre en œuvre dans des projets particuliers.

« Le protocole comprend les détails essentiels sur la façon d’appliquer cela dans le laboratoire d’un chercheur, avec l’équipement dont ils disposent », a déclaré Matinyan. « Pour ceux qui souhaitent l’utiliser dans un autre modèle animal, ce document d’accompagnement fournit un point de départ. »