Райан воплощает научные мечты в проекте редактирования генов кампуса

Студентка-химик Кэссиди Райан провела это лето в кампусе, используя методы редактирования генов для модификации генов живых организмов в надежде улучшить свое понимание функции генов – проект, поддерживаемый пожертвованиями выпускников.

Обладая острым интересом к науке и математике, Кэссиди Райан давно мечтала о карьере ученого. Эти стремления становятся возможными благодаря студенческим исследованиям и академическим предприятиям в Роуз-Халман.

Младшая специализация по химии (со специализацией по химической инженерии) провела это лето, используя методы редактирования генов для модификации генов живых организмов в надежде улучшить свое понимание функции генов. Раскрытие этих знаний может также позволить ученым разработать способы возможного лечения различных генетических или приобретенных заболеваний и оказать влияние на сельское хозяйство и биотехнологии.

В лаборатории специальных проектов Департамента химической инженерии Олина Холла Райан использовал наиболее широко используемую систему редактирования генома, CRISPR/Cas9, для вырезания последовательности ДНК организма, что позволило удалить существующую ДНК и вставить замещающую ДНК.

Многоэтапный процесс редактирования генов начинается с введения фермента нуклеазы Cas9 и направления РНК в клетки. Направляющая РНК связывается с определенной последовательностью ДНК, которая сообщает ферменту Cas9, где именно нужно разрезать ДНК. В месте разреза исходная ДНК может быть заменена новой ДНК во время восстановления, что позволяет внести изменения в организм, которые могут помочь, например, в выращивании более питательных культур или искоренении инфекционных заболеваний.

«Создать новые протоколы в этой относительно новой области науки сложно», — признала доцент кафедры химического машиностроения Ирен Райзман, доктор философии, которая также является заведующим кафедрой передового опыта преподавания, учрежденной Альфредом Р. Шмидтом. Будучи научным руководителем факультета Райана, она думала, что летний исследовательский проект в ее лаборатории станет прекрасной возможностью для получения образования. В лаборатории работают студенты бакалавриата, разрабатывающие цельноклеточные биосенсоры для уменьшения образования побочных продуктов в промышленных ферментациях и других приложениях.

Райан был готов к этому вызову, заявив: «Это то, что я люблю делать — заниматься наукой. Когда доктор Рейзман рассказал мне об этом проекте, мне не терпелось приступить к работе».

Потребовалось пять попыток, чтобы добиться значительного прорыва, когда она успешно амплифицировала молекулы ДНК с помощью полимеразной цепной реакции, а затем подтвердила их правильность, разделив их с помощью электрического тока — процесс, называемый электрофорезом.

«Как только я завершил подготовку к исследованию, я понял, что у меня что-то есть, и уже в пути», — сказал Райан, одетый в белый лабораторный халат и одноразовые синие перчатки, работая в лаборатории на следующих этапах проекта. «Мне нравится все доводить до конца, устранять неполадки и получать оптимальные соединения для всех этапов. Я делаю все шаг за шагом, день за днем. Если успехов больше, чем неудач и прогресс наблюдается, я доволен».

Этот исследовательский проект по редактированию генов поддерживается исследовательским фондом химической инженерии, созданным выпускником химического машиностроения 1968 года Сесилом Уизерби и его женой Шерри. Фонд поддерживает других студентов-химиков в летних проектах. Исследовательские работы бывших студентов были опубликованы в научных журналах и представлены на студенческих конференциях, что послужило основой для поступления в аспирантуру.

Интерес Райана к науке возник еще во время учебы в средней школе в Хоффман-Эстейтс, штат Иллинойс, пригороде Чикаго. На первом курсе она впервые посетила Роуз-Халман после того, как узнала о репутации института как национального лидера в области высшего образования в области естественных наук, технологий, инженерии и математики.

«Мой отец сказал, что мне нужно посетить Роуз-Халман, поскольку он пользуется таким большим уважением, как STEM-колледж. Я была впечатлена, и мне не терпелось воспользоваться любой возможностью, чтобы вернуться в гости», — отметила она. «Я всегда увлекался наукой и математикой и знал, что Роуз-Халман мне подходит».