Перспективы использования системы геномного редактирования CRISPR/Cas9 для изучения молекулярно-генетических основ психических расстройств

Давыдова Ю.Д.

ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр» Российской академии наук — Институт биохимии и генетики;
ФГБОУ ВО «Уфимский университет науки и технологий»

ORCID: 0000-0003-3508-4710

Казанцева А.В.

ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр» Российской академии наук — Институт биохимии и генетики;
ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

ORCID: 0000-0002-3744-8058

Хуснутдинова Э.К.

ORCID: 0000-0003-2987-3334

Перспективы использования системы геномного редактирования CRISPR/Cas9 для изучения молекулярно-генетических основ психических расстройств

Авторы:

Давыдова Ю.Д., Казанцева А.В., Хуснутдинова Э.К.

Подробнее об авторах

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2024;124(3): 27‑33

DOI: 10.17116/jnevro202412403127

Загрузок: 5

Связаться с автором

Оглавление

Как цитировать:

Давыдова Ю.Д., Казанцева А.В., Хуснутдинова Э.К. Перспективы использования системы геномного редактирования CRISPR/Cas9 для изучения молекулярно-генетических основ психических расстройств. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2024;124(3):27‑33.
Davydova YuD, Kazantseva AV, Khusnutdinova EK. A perspective on the application of CRISPR/CAS9 genome editing system to study of molecular-genetic basis of mental disorders. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2024;124(3):27‑33. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/jnevro202412403127

Подписка 2025 (S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry)

Закрыть метаданные

Шизофрения, депрессия, биполярное расстройство и расстройства аутистического спектра — это распространенные психические заболевания, которые относятся к числу ведущих причин нетрудоспособности в мире. Основным препятствием для эффективной терапии психических расстройств является недостаточное понимание их патогенетических механизмов. В настоящее время все больше исследовательских групп начинают использовать систему Clustered, Regularly Interspaced, Short Palindromic Repeats (CRISPR) — CRISPR-associated system 9 (Cas9) (CRISPR/Cas9) для раскрытия молекулярных механизмов развития психических расстройств и разработки новых методов лечения. Система CRISPR/Cas9 — один из самых перспективных способов геномного редактирования. Ряд существенных преимуществ системы CRISPR/Cas9 и ее успешное применение в некоторых исследованиях открывают широкие возможности в области генной терапии и медицины. В этом обзоре мы кратко описываем структуру и функции системы CRISPR/Cas9 и ее применение для изучения молекулярно-генетических основ психических расстройств у человека.

Ключевые слова:

CRISPR/Cas9

психические расстройства

шизофрения

депрессия

расстройства аутистического спектра

биполярное расстройство

Авторы:

Давыдова Ю.Д.

ORCID: 0000-0003-3508-4710

Казанцева А.В.

ORCID: 0000-0002-3744-8058

Хуснутдинова Э.К.

ORCID: 0000-0003-2987-3334

Дата поступления:

14.09.2023

Дата принятия в печать:

24.11.2023

Список литературы:

WHO: World Health Organization. Mental disorders. June 8, 2022. Accessed July 30, 2023. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/mental-disorders
Gatt JM, Burton KL, Williams LM, et al. Specific and common genes implicated across major mental disorders: a review of meta-analysis studies. Journal of Psychiatric Research. 2015;60:1-13. https://doi.org/10.1016/j.jpsychires.2014.09.014
Валетдинова К.Р. Применение системы CRISPR/Cas9 для создания и исследования клеточных моделей наследственных заболеваний человека. Гены & клетки. 2016;11(2):10-20.
Gillmore JD, Gane E, Taubel J, et al. CRISPR-Cas9 in vivo gene editing for Transthyretin Amyloidosis. The New England Journal of Medicine. 2021;385(6):493-502. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2107454
Parsaeimehr A, Ebirim RI, Ozbay G. CRISPR-Cas technology a new era in genomic engineering. Biotechnology Reports (Amsterdam, Netherlands). 2022;34:e00731. https://doi.org/10.1016/j.btre.2022.e00731
Zhang F, Wen Y, Guo X. CRISPR/Cas9 for genome editing: progress, implications and challenges. Human Molecular Genetics. 2014;23(R1):R40-R46. https://doi.org/10.1093/hmg/ddu125
Смирнов А.В., Юнусова А.М., Лукьянчикова В.А. и др. Система CRISPR/Cas9 — универсальный инструмент геномной инженерии. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016;20(4):493-510. https://doi.org/10.18699/VJ16.175
Исаев А.Б., Мушарова О.С., Северинов К.В. Микробный арсенал противовирусной защиты. Глава II. Биохимия. 2021;86(4):529-553. https://doi.org/10.31857/S0320972521040060
Закиян С.М., Медведев С.П., Дементьева Е.В. и др. Редактирование генов и геномов: Том 2. Новосибирск: Изд-во СО РАН; 2018.
Foulkes AL, Soda T, Farrell M, et al. Legal and ethical implications of CRISPR applications in psychiatry. North Carolina Law Review. 2019;97(5)1359-1398.
Neale BM, Kou Y, Liu L, et al. Patterns and rates of exonic de novo mutations in autism spectrum disorders. Nature. 2012;485(7397):242-245. https://doi.org/10.1038/nature11011
Wang P, Lin M, Pedrosa E, et al. CRISPR/Cas9-mediated heterozygous knockout of the autism gene CHD8 and characterization of its transcriptional networks in neurodevelopment. Molecular Autism. 2015;6:55. https://doi.org/10.1186/s13229-015-0048-6
Haslinger D, Waltes R, Yousaf A, et al. Loss of the Chr16p11.2 ASD candidate gene QPRT leads to aberrant neuronal differentiation in the SH-SY5Y neuronal cell model. Molecular Autism. 2018;9:56. https://doi.org/10.1186/s13229-018-0239-z
Stein JL. Copy number variation and brain structure: lessons learned from chromosome 16p11.2. Genome Medicine. 2015;7(1):13.
Lim CK, Essa M, de Paula MR, et al. Altered kynurenine pathway metabolism in autism: Implication for immune-induced glutamatergic activity. Autism Research. 2015;9(6):621-631. https://doi.org/10.1002/aur.1565
Uddin M, Tammimies K, Pellecchia G, et al. Brain-expressed exons under purifying selection are enriched for de novo mutations in autism spectrum disorder. Nature Genetics. 2014;46:742-747. https://doi.org/10.1038/ng.2980
Neale BM, Sklar P. Genetic analysis of schizophrenia and bipolar disorder reveals polygenicity but also suggests new directions for molecular interrogation. Current Opinion in Neurobiology. 2015;30:131-138. https://doi.org/10.1016/j.conb.2014.12.001
Kizner V, Naujock M, Fischer S, et al. CRISPR/Cas9-mediated knockout of the neuropsychiatric risk gene KCTD13 causes developmental deficits in human cortical neurons derived from induced pluripotent stem cells. Molecular Neurobiology. 2020;57:616-634. https://doi.org/10.1007/s12035-019-01727-1
Manji H, Kato T, Di Prospero NA, et al. Impaired mitochondrial function in psychiatric disorders. Nature Reviews Neuroscience. 2012;13:293-307. https://doi.org/10.1038/nrn3229
Gutiérrez-Rodríguez A, Cruz-Fuentes CS, Genis-Mendoza AD, et al. CRISPR/Cas9 Genome Editing Approaches for Psychiatric Research. Brazilian Journal of Psychiatry. 2023;45(2):137-145. https://doi.org/10.47626/1516-4446-2022-2913
Schrode N, Ho S-M, Yamamuro K, et al. Synergistic effects of common schizophrenia risk variants. Nature Genetics. 2019;51(10):1475-1485. https://doi.org/10.1038/s41588-019-0497-5
Gilbert LA, Horlbeck MA, Adamson B, et al. Genome-scale CRISPR-mediated control of gene repression and activation. Cell. 2014;159(3):647-661. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.09.029
Tai DJC, Ragavendran A, Manavalan P, et al. Engineering microdeletions and microduplications by targeting segmental duplications with CRISPR. Nature Neuroscience. 2016;19(3):517-522. https://doi.org/10.1038/nn.4235
Davydova YuD, Enikeeva RF, Kazantseva AV, et al. Genetic basis of depressive disorders. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(4):465-472. https://doi.org/10.18699/VJ19.515
Li S, Li Y, Li X, et al. Regulatory mechanisms of major depressive disorder risk variants. Molecular Psychiatry. 2020;25:1926-1945. https://doi.org/10.1038/s41380-020-0715-7
Rohn TT, Radin D, Brandmeyer T, et al. Genetic modulation of the HTR2A gene reduces anxiety-related behavior in mice. PNAS Nexus. 2023;2(6):170. https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgad170
Wolter JM, Le BD, Matoba N, et al. Cellular Genome-wide Association Study Identifies Common Genetic Variation Influencing Lithium-Induced Neural Progenitor Proliferation. Biological Psychiatry. 2023;93(1):8-17. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2022.08.014
Boldrini M, Hen R, Underwood MD, et al. Hippocampal angiogenesis and progenitor cell proliferation are increased with antidepressant use in major depression. Biological Psychiatry. 2012;72(7):562-571. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2012.04.024
Whiteley JT, Fernandes S, Sharma A, et al. Reaching into the toolbox: Stem cell models to study neuropsychiatric disorders. Stem Cell Reports. 2022;17(2):187-210. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.12.015
Shen B, Zhang W, Zhang J, et al. Efficient genome modification by CRISPR-Cas9 nickase with minimal off-target effects. Nature Methods. 2014;11(4):399-402. https://doi.org/10.1038/nmeth.2857
Букина Е.С., Кондратьев Н.В., Козин С.В. и др. Ген SLC6A1 и психоневрологические заболевания: роль мутаций, перспективы лечения при помощи систем редактирования генома. Нейрохимия. 2021;38(4):339-354. https://doi.org/10.31857/S102781332104004X
Clare E. Yearning toward Carrie Buck. Journal of Literary & Cultural Disability Studies. 2014;8(3):335-344. https://www.muse.jhu.edu/article/558371

Закрыть метаданные