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Nature子刊:CRISPR再立功,人類(lèi)首次實(shí)時(shí)觀(guān)測活細胞內基因運動(dòng)

2017-04-25 來(lái)源:藥學(xué)進(jìn)展  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:這一新方法克服了基因成像長(cháng)期以來(lái)存在的限制?!拔覀冊桓嬷@是永遠都做不到的,” Mazhar Adli教授說(shuō)道:“是有一些方法能讓你看到三維組織結構

  Nature子刊:CRISPR再立功,人類(lèi)首次實(shí)時(shí)觀(guān)測活細胞內基因運動(dòng)

  對于弗吉尼亞大學(xué)(University of Virginia)Mazhar Adli教授來(lái)說(shuō),這些在電腦屏幕上飛舞的小點(diǎn)點(diǎn),代表了他夢(mèng)想的實(shí)現。這些熒光點(diǎn)的實(shí)時(shí)移動(dòng),指明了一種從未有過(guò)的方式,讓我們有望對人類(lèi)基因組、癌癥遺傳疾病產(chǎn)生新的理解。

  新技術(shù)對HeLa細胞17號染色體上一個(gè)片段的實(shí)時(shí)觀(guān)測(圖片來(lái)源:《Nature Communications》)

  Mazhar Adli教授的團隊開(kāi)發(fā)了一種能夠實(shí)時(shí)跟蹤活細胞內基因的方法,可以讓特定的基因片段發(fā)光。這樣,人們就能夠以三維的視角觀(guān)測到基因在細胞內的位置和運動(dòng)路徑,就像用天文望遠鏡觀(guān)察太空中的星星一樣。這一重要突破發(fā)表在近期的《自然》子刊《Nature Communications》上。

  在細胞中的定位以及與其他基因的相對位置,會(huì )對一個(gè)基因的效應產(chǎn)生重要的影響。 因此,針對特定基因在細胞中的三維定位將有望幫助科學(xué)家以一種新的視角,大大加深對我們理解基因如何工作和相互作用,以及對我們健康的影響。

  “這個(gè)夢(mèng)我已經(jīng)做了很久,”Mazhar Adli教授說(shuō)道:“我們能夠在活細胞中對基因組中幾乎任何一個(gè)區域進(jìn)行實(shí)時(shí)觀(guān)測,而且效果很好。采取傳統的標準方法,你基本上永遠都不會(huì )得到這樣的數據,因為你必須殺死細胞才能進(jìn)行此種成像,但是我們現在卻可以在活細胞中做到實(shí)時(shí)成像。”

  盡管DNA是線(xiàn)性分子,但也會(huì )折疊成三維結構。這時(shí),原本在DNA鏈上線(xiàn)性距離很遠的兩個(gè)基因,也可能會(huì )相互接近,進(jìn)而發(fā)生影響基因功能發(fā)揮的相互作用。

  新方法采用了CRISPR/Cas9基因編輯系統。研究者在單鏈引導RNA(sgRNA)的尾部連接了16個(gè)重復的MS2 RNA片段,配以失去核酸酶活性的dCas9酶,以避免破壞靶標基因。MS2片段源自噬菌體,其折疊結構可與MS2被殼蛋白(MCP)結合。這時(shí),若以熒光基因標記MCP,便可在光學(xué)顯微鏡下對特定基因進(jìn)行活細胞成像。實(shí)驗顯示,如果增加MS2片段的重復次數,則可顯著(zhù)提高信噪比和靈敏度,即便對于低重復和非重復基因片段也能進(jìn)行三維觀(guān)察。此外,研究者還可以使用CRISPR技術(shù),將特定基因“打開(kāi)”或“關(guān)閉”,然后再來(lái)看看會(huì )細胞內發(fā)生什么。

  這一新方法克服了基因成像長(cháng)期以來(lái)存在的限制。“我們曾被告知這是永遠都做不到的,” Mazhar Adli教授說(shuō)道:“是有一些方法能讓你看到三維組織結構,但是你必須對數以?xún)|計的細胞進(jìn)行實(shí)驗,而且得先殺死這些細胞。我們現在可以在單細胞水平直接觀(guān)察活細胞,可以對那里發(fā)生的一切進(jìn)行錄像。”

  為了成像而培養大量的細胞并將其殺死,是一件十分耗時(shí)的事情,并且難以弄清楚細胞內部的DNA究竟經(jīng)歷了什么,就像很難從球賽的剪影中看懂足球的規則。Mazhar Adli教授團隊開(kāi)發(fā)的新方法,就好比能讓人們坐下來(lái),完整地觀(guān)看一場(chǎng)球賽的錄像。“這是一個(gè)十分激動(dòng)人心的事情,”他說(shuō)道。

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