發(fā)布日期：2017-10-17

在CRISPR基因編輯系統(tǒng)改良版的基礎上，麻省理工學院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新的方法來篩選保護特定疾病的基因。該研究由埃里森醫(yī)學基金會（Ellison Medical Foundation）和美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）資助。

資料顯示，CRISPR（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats）是生命進化歷史上細菌和病毒進行斗爭產生的免疫武器，科學家們將對蛋白Cas9的操作技術先后對多種目標細胞DNA進行切除。這種技術被稱為CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)，并迅速成為生命科學最熱門的技術。

CRISPR通常用于編輯或刪除活細胞中的基因。然而，麻省理工學院的研究小組將其應用于在大量隨機開閉的基因細胞群中，使研究人員能夠識別出那些能夠保護與帕金森癥相關的細胞的蛋白質基因。

麻省理工學院（MIT）電子工程與計算機科學、生物工程副教授Timothy Lu說，這項新技術在《分子細胞》雜志上發(fā)表。不僅限于是帕金森氏癥，它還為許多疾病提供了尋找藥物靶點的新方式。

“這項技術的藝術性在于，它“瞄準”的是兩個或三個基因，在進行后續(xù)的效果觀測。但我們認為，那些需要被調節(jié)以適應疾病的的基因組實際上遠不止兩三個基因。”Lu說。Lu是這項研究的核心作者，作者還包括博士后陳穎周和研究生Fahim Farzadfard。

基因編輯“開還是關”？

2016年底，來自美國馬薩諸塞大學醫(yī)學院和加拿大多倫多大學的研究人員發(fā)現(xiàn)首批已知的CRISPR/Cas9活性“關閉開關”，從而為CRISPR/Cas9編輯提供更好的控制。

CRISPR基因編輯系統(tǒng)由一種以特定基因組序列為目標的、名為Cas9的DNA切割酶和短RNA引導鏈組成，它會“告訴”Cas9應該在哪里進行“切割”。通過此系統(tǒng)，科學家們可以在活體動物的基因組中做出有針對性的突變，或刪除基因，或插入新的基因。

在這項新的研究中，麻省理工學院的研究小組使Cas9的切割能力失活，并設計了一種蛋白質，這樣在與目標位點結合后，它就會調出轉錄因子（指需要激活基因的蛋白質）。

將這個版本的Cas9和引導RNA鏈傳遞到單個細胞中后，研究人員可以將目標鎖定到單個細胞的某一個基因序列。根據(jù)特定的引導序列，每一個引導RNA都可能擊中單個基因或多個基因，使得研究人員可以在整個基因組中隨機篩選影響細胞的存活基因。

“我們采取客觀中立的方法，而不是根據(jù)興趣偏向選取特定基因。”Lu說。“通過這種方法，我們可以篩選出那些在神經(jīng)退行性疾病模型中具有異常強烈保護性活動的RNA。”

研究人員在酵母細胞α-突觸核蛋白中使用了這項技術，這些酵母細胞是通過基因工程來生產一種與帕金森氏病相關的蛋白質，該蛋白質在帕金森氏癥患者的大腦中形成團塊，通常對酵母細胞有毒性。

基于此，麻省理工學院的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種具有強作用的RNA鏈，它使細胞活性比其他保護這種酵母細胞的單個基因要更有效得多。

進一步的基因篩選結果顯示，許多由這個RNA鏈所開啟的基因都是分子伴侶性蛋白，幫助其他蛋白質“折疊”成正確的形狀。研究人員推測，這些分子伴侶性蛋白以幫助合成α-突觸核蛋白，這可以防止它形成團塊。

其他由上述RNA激活的基因編碼線粒體蛋白質幫助細胞調節(jié)其能量代謝、參與包裝和運輸其他蛋白質中包含的蛋白質?，F(xiàn)在，研究人員正在研究這些RNA能否獨立激活這些基因，或者說，它是否能激活一個或多個調節(jié)基因，再將其他基因激活。

保護作用

Lu表示，一旦研究人員在酵母菌中鑒定出這些基因，他們就會在實驗室培養(yǎng)皿中測試人類神經(jīng)元中的類似物，這也會使α-突觸核蛋白過量。另一方面，這些人類基因也對α-突觸核蛋白誘導的死亡起到了保護作用，它們可以作為治療帕金森氏癥的方法來進行測試。

波士頓大學生物醫(yī)學工程助理教授Wilson Wong說，這項研究強調了CRISPR/Cas9實際應用的多樣性。“更有趣的是，他們可以使用酵母作為基因篩選的引子，并識別出對哺乳動物細胞中α-突觸核蛋白毒性，以此保護RNA，”并未參與這項研究的Wong說，“這項研究為使用隨機RNA和酵母菌在復雜的人類生物學中鋪平道路。”

Lu的實驗室現(xiàn)在正在使用這種方法來篩選與其他疾病相關的基因，值得慶幸的是，研究人員似乎已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些可以預防衰老的基因。

來源：億歐網(wǎng)