CRISPR-Cas как инструмент редактирования генома: проверочный тест с ответами для 9–11 классов

Статический резерв: блок доступен и при отключённом JavaScript.

1. 1. C — Направляющая РНК и нуклеаза Cas9. Направляющая РНК задаёт адрес мишени за счёт комплементарности, а Cas9 выполняет разрез ДНК. После разреза изменение формируется уже при работе собственных систем репарации клетки.
2. 2. A — Последовательность участка guide RNA, комплементарная ДНК-мишени. Адресность системы задаётся последовательностью направляющей РНК. Однако одной комплементарности недостаточно: для конкретной Cas-нуклеазы важна также подходящая соседняя последовательность PAM.
3. 3. D — Служит коротким соседним мотивом ДНК, необходимым для распознавания и разрезания подходящей мишени. PAM находится в ДНК рядом с мишенью и распознаётся Cas-белком. Требования к PAM зависят от конкретной Cas-нуклеазы, поэтому нельзя считать один мотив универсальным для всех систем.
4. 4. B — Негомологичное соединение концов, которое часто создаёт небольшие инделы. Негомологичное соединение концов быстро восстанавливает целостность ДНК, но нередко даёт небольшие вставки или делеции. Если они нарушают рамку считывания, такой результат может использоваться для выключения гена.
5. 5. C — Донорный шаблон ДНК с желаемым вариантом последовательности. Гомологично направленный ремонт может использовать предоставленный шаблон как образец. Его эффективность зависит от клеточного контекста, поэтому точная замена не гарантируется одним фактом внесения шаблона.
6. 6. A — Чтобы проверить, какое изменение действительно возникло в ДНК. Запланированный разрез не означает автоматически запланированный итоговый генотип. Секвенирование показывает, есть ли нужная замена, индел или смешанная популяция вариантов.
7. 7. D — Изменение ДНК в непредусмотренном участке, сходном с целевой последовательностью. Направляющая РНК может в некоторых условиях взаимодействовать с похожими последовательностями. Поэтому специфичность оценивают отдельно от эффективности редактирования.
8. 8. B — В данных условиях первая система показала более высокую эффективность редактирования мишени. Процент целевого изменения позволяет сравнить эффективность, но не специфичность и не биологическую безопасность. Для этих выводов нужны отдельные измерения и контрольные данные.
9. 9. A — Чтобы отделить эффект самой процедуры от эффекта редактирования. Контроль помогает понять, вызвано ли наблюдаемое изменение именно CRISPR-компонентами. Без контроля эффект доставки, стресса клетки или среды можно ошибочно приписать редактированию.
10. 10. D — Из защитных систем бактерий и архей против чужеродных генетических элементов. В природе CRISPR-Cas участвует в адаптивной защите многих бактерий и архей. Биотехнология использовала принцип программируемого распознавания нуклеиновой кислоты как инструмент.
11. 11. C — Редактирование может привести к делеции, небольшой мутации или точечной замене без сохранения чужого гена. Результат зависит от выбранной системы и пути ремонта. Иногда задача состоит в выключении гена или точной замене, а не во вставке длинной чужеродной последовательности.
12. 12. B — Соматическое изменение не предназначено для передачи потомству, а наследуемое потенциально может передаваться. Соматические клетки составляют ткани тела и их изменения обычно не попадают в половые клетки. Изменения зародышевой линии могут затронуть будущие поколения, поэтому имеют дополнительные научные и этические последствия.
13. 13. C — Нужно проверить генотип и учитывать резервные пути и условия, а не сразу объявлять ген неважным. Фенотип зависит от сетей генов и среды, а редактирование могло быть неполным. Сначала проверяют фактическое изменение ДНК и качество опыта, затем интерпретируют отсутствие эффекта.
14. 14. A — Сочетание подтверждённого генотипа, подходящих контролей и воспроизводимого изменения фенотипа. Причинный вывод опирается на несколько независимых линий данных. Сам факт доставки CRISPR-компонентов ещё не доказывает, что наблюдаемый эффект вызван конкретным редактированием.
15. 15. D — Нужно также учитывать допустимый PAM и возможные сходные участки генома. Для работы выбранной Cas-нуклеазы цель должна находиться рядом с совместимым PAM. Кроме того, похожие последовательности могут повышать риск нежелательного связывания.
16. 16. B — Выбрать мишень и PAM → спроектировать guide RNA → доставить компоненты → получить ремонт ДНК → проверить генотип. Проектирование начинается с определённой цели, а проверка завершает эксперимент. Между разрезом и результатом находится клеточная репарация, поэтому итог нельзя считать известным заранее.
17. 17. C — Разные клетки могли независимо ремонтировать разрыв и получить разные варианты последовательности. Репарация после двуцепочечного разрыва может давать несколько вариантов инделов. Поэтому смешанную популяцию нередко нужно дополнительно клонировать или анализировать по отдельным клеткам.
18. 18. A — Это программируемый инструмент, но эффективность и специфичность нужно измерять экспериментально. Программируемость существенно облегчает выбор мишени, но не отменяет ограничений доставки, репарации и сходных последовательностей. Поэтому контроль качества является частью эксперимента.
19. 19. D — Сравнить независимые отредактированные линии и контроли, проверив, связано ли замедление с целевым изменением. Один клон может иметь дополнительные изменения или особенности роста. Независимые линии и контрольные культуры помогают отделить эффект целевого редактирования от сопутствующих причин.