物理科技生物学-PHYICA

纳米体可以帮助CRISPR长岛智子开启和关闭基因

生物 2022-01-24 00:03:08

斯坦福大学工程学院 信用:CC0公共领域 遗传工具CRISPR被比作分子剪刀,因为它能够剪切和替换DNA中的遗传密码

但是CRISPR有一种能力,可以使它在基因修复之外更有用

斯坦福大学生物工程助理教授拉克拉米拉·宾图说:“CRISPR可以精确定位特定的基因。”

“我们所做的是将CRISPR附着在纳米物体上,帮助它在到达脱氧核糖核酸的正确位置时执行特定的动作

" 她的实验室最近使用这种组合技术将CRISPR从基因编辑剪刀转化为纳米级控制剂,可以像开关一样打开和关闭特定的基因,以启动或停止细胞内某些健康相关蛋白质的流动。

宾图说:“有很多事情你不能用剪刀来解决。”

她的团队在《自然通讯》杂志上描述的新技术可以让研究人员在表观遗传学领域探索新的治疗应用——表观遗传学是研究基因在细胞内的行为

正如宾图解释的那样,人体的每个细胞都有相同的脱氧核糖核酸——基因的完全互补——但不是每个细胞的每个基因都是打开的

有些细胞有特定的基因,告诉细胞产生特定的蛋白质

其他人关闭了那些基因,但其他人打开了

有时候,就像遗传疾病一样,事情会在这种转换中出错

宾图实验室的新工具有可能纠正这些错误

这种新工具比剪刀更复杂,因为普通的CRISPR不能在不破坏DNA的情况下以受控的方式打开和关闭基因

为了在不损害脱氧核糖核酸的情况下进行改变,CRISPR需要其他大型复杂蛋白质的帮助,这些蛋白质被称为“效应器”

“有了新的组合工具,CRISPR找到了正确的基因,效应器可以翻转开关

“但是这些效应器分子通常太大,不容易输送到细胞中用于治疗,”博士说

D

学生迈克·范,论文的第一作者

更复杂的是,几种效应器通常结合使用,以有效地调节特定的细胞行为,使CRISPR-效应器组合更大,因此更难生产和交付

为了绕过这个障碍,宾图的团队转向被称为纳米体的更小的蛋白质

纳米物体不作为效应器的替身

取而代之的是,它们就像一个个小钩子,用来捕捉已经在细胞内游动的所需效应器

选择合适的纳米体,它将为转换工作招募合适的效应器

这项新技术可以用来纠正表观遗传缺陷,而不需要将CRISPR结合到大型效应器上

“细胞已经有了这些蛋白质,”宾图解释道

“我们想:为什么我们要重新连接它们?让我们用纳米物体来做

" 此时,该技术正处于概念验证阶段

下一步是该团队对数百万个潜在的纳米体进行分类,并开始弄清楚如何将它们连接到CRISPR上,以针对特定的表观遗传故障

“我们刚刚想出了一种一次测试几十万个的方法,”宾图说,他希望在未来的实验中进一步发展这项技术

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