Nature Communications:CRISPR又立功,人类第一次实时观测活细胞内基因运动

日期: 2017年04月27日


    

赛业生物/--对于弗吉尼亚大学(University of Virginia)Mazhar Adli 教授来说,这些在电脑屏幕上飞舞的小点点,代表了他梦想的实现。这些荧光点的实时移动,指明了一种从未有过的方式,让我们有望对人类基因组、癌症和遗传疾病产生新的理解。

 

新技术对 HeLa 细胞
▲新技术对 HeLa 细胞 17 号染色体上一个片段的实时观测(图片来源:《Nature Communications》)


Mazhar Adli 教授的团队开发了一种能够实时跟踪活细胞内基因的方法,可以让特定的基因片段发光。这样,人们就能够以三维的视角观测到基因在细胞内的位置和运动路径,就像用天文望远镜观察太空中的星星一样。这一重要突破发表在近期的《自然》子刊《Nature Communications》上。


在细胞中的定位以及与其他基因的相对位置,会对一个基因的效应产生重要的影响。 因此,针对特定基因在细胞中的三维定位将有望帮助科学家以一种新的视角,大大加深对我们理解基因如何工作和相互作用,以及对我们健康的影响。

 

Mazhar Adli 教授(左)和 Ahmet Yildiz 教授(右)
▲文章通讯作者 Mazhar Adli 教授(左)和 Ahmet Yildiz 教授(右)(图片来源:弗吉尼亚大学和加州大学伯克利分校官网)


“这个梦我已经做了很久,”Mazhar Adli 教授说道:“我们能够在活细胞中对基因组中几乎任何一个区域进行实时观测,而且效果很好。采取传统的标准方法,你基本上永远都不会得到这样的数据,因为你必须杀死细胞才能进行此种成像,但是我们现在却可以在活细胞中做到实时成像。”


尽管 DNA 是线性分子,但也会折叠成三维结构。这时,原本在 DNA 链上线性距离很远的两个基因,也可能会相互接近,进而发生影响基因功能发挥的相互作用。


新方法采用了 CRISPR/Cas9 基因编辑系统。研究者在单链引导 RNA(sgRNA)的尾部连接了 16 个重复的 MS2 RNA 片段,配以失去核酸酶活性的 dCas9 酶,以避免破坏靶标基因。MS2 片段源自噬菌体,其折叠结构可与 MS2 被壳蛋白(MCP)结合。这时,若以荧光基因标记 MCP,便可在光学显微镜下对特定基因进行活细胞成像。实验显示,如果增加 MS2 片段的重复次数,则可显著提高信噪比和灵敏度,即便对于低重复和非重复基因片段也能进行三维观察。此外,研究者还可以使用 CRISPR 技术,将特定基因“打开”或“关闭”,然后再来看看会细胞内发生什么。

 

 CRISPR/Cas9 系统
▲经过改造的 CRISPR/Cas9 系统可以对特定基因片段进行标记(图片来源:《Nature Communications》)


这一新方法克服了基因成像长期以来存在的限制。“我们曾被告知这是永远都做不到的,” Mazhar Adli 教授说道:“是有一些方法能让你看到三维组织结构,但是你必须对数以亿计的细胞进行实验,而且得先杀死这些细胞。我们现在可以在单细胞水平直接观察活细胞,可以对那里发生的一切进行录像。”


为了成像而培养大量的细胞并将其杀死,是一件十分耗时的事情,并且难以弄清楚细胞内部的 DNA 究竟经历了什么,就像很难从球赛的剪影中看懂足球的规则。Mazhar Adli 教授团队开发的新方法,就好比能让人们坐下来,完整地观看一场球赛的录像。“这是一个十分激动人心的事情,”他说道。(www.cyagen.com《赛业生物》)


参考资料


[1] Live cell imaging of low- and non-repetitive chromosome loci using CRISPR-Cas9


[2] UVA finds way to view genes inside living cells


备注:原文转自-学术经纬 《Nature 子刊:CRISPR 再立功,人类首次实时观测活细胞内基因运动》【赛业生物】整理发布

 

 近期文章推荐:

HIV免疫疗法迎来了两项最新突破 !

【详解】腺相关病毒(AAV)在动物实验中的应用

科学家发现了新型CRISPR-Cas系统 或可取代抗生素

突破!研究人员利用纳米颗粒在体内制造出CAR-T细胞

 

模式动物完整解决方案:

TurboKnockout基因敲除小鼠:减少两代繁育时间,ES打靶仅需6个月

CRISPR-Pro基因敲除:基因敲除长达20kb,基因敲入长达10kb

人源化小鼠:平台体系成熟,服务于辉瑞、阿斯利康、恒瑞医药等知名药企

转基因小鼠:Nature等顶级期刊引用,年构建高达5000例

 

赛业生物微信

  • 侧边栏广告 - 模式动物成功案例
  • 侧边栏广告 - 科研奖励基金计划
  • 侧边栏广告-积分兑换礼品