Nature子刊:实现同时编辑几十个基因!

 行业动态     |      2019-08-22 16:49

  每个人都在谈论CRISPR-Cas。这种生物技术提供了一种相对快速和简单的方法来操纵bbin试玩网站细胞中的单个基因,这意味着它们可以被精确地删除、替换或修改。此外,近年来,研究人员也一直在使用基于CRISPR-Cas的技术系统地增加或减少单个基因的活性。无论是在基础生物学研究领域,还是在植物育种等应用领域,相应的方法都在很短的时间内成为了世界范围内的标准。

  迄今为止,在大多数情况下,研究人员只能用这种方法一次修改一个基因。有时,他们能一口气做到两三个;在一个特殊的情况下,他们能够同时编辑7个基因。现在,位于巴塞尔的苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系的Randall Platt教授和他的团队已经开发出一种方法--正如他们在实验中证明的那样--可以同时修改细胞中25个目标基因位点。Platt认为这还不够,他表示这个数字还可以进一步增加,增加到几十甚至几百个基因。无论如何,这种方法为生物医学研究和生物技术提供了巨大的潜力。"多亏了这个新工具,我们和其他科学家现在可以实现我们过去只能梦想的事情。"

  有针对性的大规模细胞重编程

  细胞中的基因和蛋白质以许多不同的方式相互作用。由此产生的由数十个基因组成的网络确保了有机体的细胞多样性。例如,它们负责将祖细胞分化为神经元细胞和免疫细胞。Platt说:"我们的方法使我们第一次能够一次性系统地修改整个基因网络。"

  此外,它还为复杂的大规模细胞编程铺平了道路。它可以用来增加某些基因的活性,同时降低其他基因的活性。这种活性变化的时间也可以精确控制。

  这对于基础研究很有用,例如研究为什么不同类型的细胞行为不同,或者研究复杂的遗传疾病。它也将被证明对细胞替代疗法有用,包括用健康细胞替代受损细胞。在这种情况下,研究人员可以使用该方法将干细胞转化为分化的细胞,如神经元细胞或产生胰岛素的β细胞,反之亦然,从分化的皮肤细胞中产生干细胞。

  Cas酶的双重功能

  CRISPR-Cas方法需要一种称为Cas的酶和一个小RNA分子。它的碱基序列就像一个"地址标签",把酶精确地指向染色体上的指定作用位点。ETH的科学家们已经创造了一个质粒,,它存储了Cas酶的序列和许多RNA地址分子,并按顺序排列:换句话说,包含一个更长的地址列表。在他们的实验中,研究人员将这种质粒插入人类细胞,从而证明了几个基因可以同时被修改和调控。

  对于这项新技术,科学家们并没有使用目前大多数CRISPR-Cas方法中所使用的Cas9酶,而是使用了相关的Cas12a酶。它不仅可以编辑基因,还可以把长长的"RNA地址列表"同时切成一个个"地址标签"。此外,Cas12a可以处理比Cas9更短的RNA地址分子。Platt说:"这些寻址序列越短,我们就能在质粒上找到越多的寻址序列。"