新技术为基因组扫描与抗病相关的基因

原创 维港健康_编辑方  2017-10-13 10:41  阅读 831 次
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使用修订版本的CRISPR基因组编辑系统,麻省理工学院研究人员开发了一种新的方法来筛选针对特定疾病的基因。

CRISPR通常用于编辑或删除活细胞中的基因。然而,麻省理工学院团队将其适应于大量细胞群体随机打开或关闭不同的基因组,从而使研究人员能够识别出保护细胞免受与帕金森病相关的蛋白质的基因。

麻省理工学院电气工程与计算机科学与生物工程副教授路易莎(Timothy Lu)表示,“ 分子细胞 ”杂志上所述的新技术为许多疾病寻求药物靶标提供了新的途径,而不仅仅是帕金森病。

“现在的现状是同时瞄准两个或三个基因,然后看效应,但是我们认为,或许需要调节的基因组,以解决其中一些这些疾病实际上比这更广泛,”Lu说谁是研究的资深作者。

本文的主要作者是陈莹周博士和研究生Fahim Farzadfard。

打开或关闭基因

CRISPR基因组编辑系统由称为Cas9的DNA切割酶和针对基因组特定序列的短RNA引导链组成,告诉Cas9在哪里进行切割。使用这一过程,科学家们可以在活的动物基因组中进行靶向突变,删除基因或插入新的基因。

在新的研究中,麻省理工学院团队停用了Cas9的切割能力并设计了蛋白质,以便在结合到靶位点后,会募集转录因子(转化基因所需的蛋白质)。

通过将该版本的Cas9与引导RNA链一起递送到单个细胞中,研究人员可以针对每个细胞的一个遗传序列。每个引导RNA可能击中单个基因或多个基因,这取决于具体的指导序列。这使得研究人员可以随机筛选整个基因组以影响细胞存活的基因。

“我们决定做的是采取一种完全不偏不倚的方法,而不是针对感兴趣的个别基因,我们将在细胞内表达随机指导,”卢说。“使用这种方法,我们可以筛选出在神经退行性疾病模型中具有非常强的保护性活动的导向RNA。

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研究人员将该技术部署在酵母细胞中,这些酵母细胞被遗传工程化,以过量产生与帕金森病相关的蛋白质,称为α-突触核蛋白。这种在帕金森病患者大脑中形成团块的蛋白质通常对酵母细胞有毒性。

使用该屏幕,麻省理工学院团队确定了一种具有非常强大效果的指南RNA链,保持细胞比以前发现保护这种酵母细胞的任何个别基因更有效。

进一步的遗传筛选显示,这种引导RNA链引起的许多基因是伴侣蛋白,其帮助其他蛋白质折叠成正确的形状。研究人员假设这些伴侣蛋白可能有助于α突触核蛋白的正确折叠,这可以防止其形成团块。

由引导RNA激活的其他基因编码线粒体蛋白,其帮助细胞调节其能量代谢,并且贩运参与包装和运输其他蛋白质的蛋白质。研究人员现在正在调查指导RNA是否单独打开每个这些基因,或者是否激活一个或多个调节基因,然后转向其他基因。

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