利用大数据和CRISPR技术理解免疫系统如何对病毒攻击作出反应

日期: 2017年02月08日


    

[赛业生物]在很多细菌(包括导致我们患上链球菌性喉炎的细菌)中发现的一种酶让人类有一种廉价的有效的工具来对我们自己的基因进行编辑。这种被称作CRISPR的技术正被用来理解免疫系统如何对病毒攻击作出反应。

 

CRISPR技术图片来自Thinkstock。


它被称作为本世纪最大的生物技术突破,而且你可能也立刻了解这个名字:CRISPR


它可能听起来像是一种美国早餐谷物食品,但是它实际上是一种廉价的、高效的和高度普及的方法来修饰所有活的有机体(不论是鱼、人类、昆虫,还是哺乳动物)中的基因。


这种基因组编辑工具能够被用于蚊子体内,阻止疟疾扩散,或者它能够切除癌症。仅有伦理考量限制它的使用。谁知道这种技术将引向何处?谁应当作出决定?存在着无数的可能。遗传病能够被永久地根除。


挪威生物技术咨询委员会已针对如何处理转基因食物开展过很多讨论。转基因玉米可用于动物饲料---可用或不可用?转基因大豆呢?


如今,更大的问题浮现了。对人类进行基因编辑可行不?


迄今为止,挪威生物技术咨询委员会已决定挪威科学家能够针对人类受精卵中的基因开展研究。


全世界的很多科学家已在解决CRISPR难题---基因组编辑技术如何发展到何种地步以便让它可以随时使用---中贡献出个人的力量。但是直到Jennifer Doudna和Feng Zhang在2012年和2013年利用酶Cas9取得的突破才开始打开局面。


这种酶来自酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)。这种微小的细菌每年导致全世界数亿人患病。这些疾病的症状包括皮肤刺激、链球菌性喉炎和耳部感染。


这个研究团队发现他们能够复制这种细菌做的事情:一种RNA小分子引导Cas9到靶DNA分子上以便进行切割。


Science期刊将CRISPR技术称为2015年的科学突破。


身体的防御机制


全世界的很多研究人员已开始使用CRISPR技术。他们当中的一位是挪威科技大学分子炎症研究中心副教授Richard Kandasamy。他针对很多疾病中发生的炎性反应开展研究。


利用大量的数据,他的研究揭示出当免疫系统对一种病毒感染作出反应时每分钟发生了什么。他的团队的研究结果近期发表在自然出版集团旗下知名的Systems Biology and Applications期刊上。


当流感病毒或任何其他的病毒攻击身体时,它不得不非常快速地作出反应。


Kandasamy说,“这并不像是免疫防御细胞刚好在身体的某个角落附近坐着,吞噬病毒---轰的一声,一切都打点好了。”


正如Kandasamy所解释的那样,“在这些免疫防御细胞内发生的事情是非常复杂的逐步进行的反应。信号被发送到细胞核中以便启动新的蛋白产生。这些蛋白将参与炎性反应,而且细胞将利用它们破坏病毒。这一切都需要一些时间。但是,即便是细胞中蛋白发生的一种微小化学修饰也能够让这个细胞非常快速地开始发生反应。”


他和他的团队能够从病毒感染细胞的那一时刻起非常详细地绘制这些反应。在感染后几小时内频繁地重复这个绘制过程,他们能够详细地构建出细胞核中的反应。


很多正在开展CRISPR研究的科学家们要么一次分析一个基因,要么一次分析2万多个基因。Kandasamy采用了两种方法。他也使用大型的计算系统来分析这个复杂的数据集。这种方法将现代技术与绘制每分钟发生的反应结合在一起是他的团队用来理解细胞中发生的反应的独特方法之一。


Kandasamy因昂萨格奖学金计划(Onsager Fellowship programme)来到挪威科技大学开展研究。昂萨格奖学金计划旨在招募一些最有才华的国际青年科学家到这所大家任职。


时间将会证明这项发现和CRISPR在抵抗和治疗世界上的疾病中的意义。但是你能够确信的一件事情是这项研究已来到你的身边。(赛业生物:www.cyagen.com)

 

备注:原文转自生物谷《利用大数据和CRISPR技术理解免疫系统反应》由"赛业"整理发布

 

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