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     时间:2021-04-07 19:05:03  来源:

    强大的基因编辑工具CRISPR通过允许科学家以非凡的精确度剪切和修补DNA,彻底改变了研究领域。但是跟踪这些变化对基因功能的影响可能很耗时。研究人员目前一次分析一次每个编辑,此过程可能需要数周的时间。

    现在,加州大学洛杉矶分校的研究人员已经对该技术进行了调整,使他们能够在目前分析少数几个基因的过程中监视成千上万个基因编辑的结果。在自然遗传学上报道的这项进展将提高科学家确定最有可能损害细胞并导致疾病的遗传变化的能力。

    加州大学洛杉矶分校戴维·格芬医学院的人类遗传学主席莱昂尼德·克鲁格里亚克说:“多年来,科学家们一直使用CRISPR一次切割许多基因。”“但是缺乏CRISPR方法来一次编辑许多基因。我们的实验室是第一个开发大规模技术以在类似于人细胞的细胞中实现这一目标的实验室。”

    他指出,先前的研究对细菌细胞进行了平行编辑,细菌细胞的组织方式与人类细胞不同。

    CRISPR结合了一种称为Cas9的剪刀状蛋白质和一个类似于猎狗犬的引导分子,嗅探出基因组中的精确位点。一旦到达那里,Cas9就会剪断DNA,从而使目标基因失活。科学家还可以插入新的DNA片段来编辑基因的序列,并在Cas9切割的片段上进行修补。

    克鲁格里亚克实验室的博士后研究员第一作者梅鲁·萨杜说:“为了使CRISPR正确地对基因组进行编辑,每个细胞都必须接受正确的指导和补丁组合。”“同时正确地将这些对传递给数千个细胞构成了一个复杂的科学难题。”

    加州大学洛杉矶分校的研究人员发明了一种方法,该方法将数千个导板物理连接到其合作伙伴的贴片上,从而可以将完美匹配的套件传递到每个单元。

    为了测试这种方法,Kruglyak和Sadhu研究了一类怀疑对细胞有害的基因突变。

    研究人员在酵母中进行了实验,非常适合于CRISPR的大规模研究。响应基因改变的细胞变化在酵母中迅速发生并且易于观察。

    在一瓶液体中培养了数百万个酵母细胞后,科学家们使用CRISPR为每个细胞提供了一套定制的成对的向导和补丁,同时探索了大约10,000个不同突变的作用。每个指南和补丁都指导CRISPR在何处剪断基因以及进行何种编辑。

    四天后,研究小组确定了哪些细胞死亡或存活。

    萨杜说:“我们惊讶地发现,某些被认为对细胞功能至关重要的基因实际上并非如此。”“在其他基因中,只有一部分蛋白质是必不可少的,而其余的则可以被切掉,细胞仍将存活。”

    加州大学洛杉矶分校的团队希望他们的技术将帮助科学家迅速将最有害的基因编辑与无害的基因区别开来。

    霍华德·休斯医学研究所的研究员克鲁格里亚克说:“我们现在可以用数千种不同的方式编辑基因组,同时观察对细胞的正面或负面影响。”“我们的最终目标是帮助科学家弄清某种疾病的遗传元凶,引导医生做出明确的诊断,并让患者获得最有效的治疗。”

     

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