研究人员就开发了一种新技术,其能以一种前所未有的规模来分析基因组,这或许就能够解决当前科学家们所面临的基因组学研究上的挑战。这种新工具能够利用名为表位的合成蛋白来贴上条形码并且追踪不同的CRISPRs,这种蛋白质条形码被称为优先代码(pro-code),其能够使得数百个CRISPRs一起来敲除大量基因。
当前有很多技术能够聚合CRISPRs,这些方法在很大程度上依赖于DNA作为条形码,并且只允许对基因功能进行较低分辨率的研究;而通过这种优先代码技术,研究人员就能够提供一种新方法来帮助科学家们深入理解基因的功能和生物学效应。文章中,研究人员利用优先代码技术搜寻了免疫系统保护机体抵御癌症所需要的基因,随后他们利用CRISPRs来靶向剔除推测的免疫调节基因,并将其与优先代码配对,随后将这种优先代码/CRISPRs (Pro-Code/CRISPR)文库引入到乳腺癌细胞中,这些肿瘤就会受到识别癌细胞的杀伤性T细胞的攻击和挑战,很多癌细胞就会被T细胞快速消灭,但有些癌细胞却会产生一定的耐受性。
4.Cell:重大进展!开发出让基因组重新组装的CRISPR-GO技术
doi:10.1016/j.cell.2018.09.013
在一项新的研究中,来自美国斯坦福大学的研究人员通过解除CRISPR-Cas9的“切割”功能,这种编辑工具变得更像是一种递送系统,这样就能够通过可编程的向导RNA(gRNA)将DNA片段递送到细胞核中的新位置上。这种称为CRISPR-基因组组装(CRISPR-genome organization, CRISPR-GO)的新技术使用一种经过修饰的CRISPR蛋白,从而在三维空间中重新组装基因组。如果CRISPR-Cas9像分子剪刀一样,那么CRISPR-GO就像分子镊子一样,抓住基因组中的特定部分,并且将它们放置在细胞核的新位置上。但是这并不仅仅是物理上的重新安置:改变DNA片段的位置能够改变它们的运作方式。相关研究结果于2018年10月11日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“CRISPR-Mediated Programmable 3D Genome Positioning and Nuclear Organization”。论文通信作者为斯坦福大学化学与系统生物学助理教授Lei S. Qi博士。
CRISPR-GO有三个基本部分。首先,你想要重新定位的靶DNA片段所在的“地址”---一段DNA,它能够靶向一条互补的结合RNA的链。其次,你需要目标地址---你想要将染色质移动到的细胞核区室中的特定DNA部分。最后,还存在“桥(bridge)”,在这种情形下,它是一种催化剂,它促进靶DNA片段移动到它在细胞核中的目标地址。
通过使用CRISPR-GO,这些研究人员观察到重新定位到卡哈尔体(Cajal body)---作为细胞核中的一部分,它是一团无定形的且有些神秘的蛋白和RNA ---中的基因停止表达蛋白。他们首次有证据证实卡哈尔体能够具有直接的基因调节作用。这提示着卡哈尔体在控制转录方面有一些意想不到的作用。
当Qi利用CRISPR-GO将端粒DNA ---染色体上的与长寿相关的分子帽---从细胞核的中间移动到细胞核的边缘时,端粒停止生长,从而阻止细胞周期和降低细胞活力。然而,当端粒更靠近卡哈尔体时,相反的情形发生了:它们生长,并且通过这样做,细胞活力也增加了。
CRISPR-GO的第三种应用是形成早幼粒细胞白血病小体(promyelocytic leukemia body, PML小体)。众所周知,这种蛋白团块抑制促肿瘤基因表达。通过将它放置在细胞核中的致癌基因附近,Qi计划测试它是否能够有助于抑制肿瘤形成。
5.Nat Med:碱基编辑器取得重大进展!有望在产前治疗先天性疾病
doi:10.1038/s41591-018-0184-6; doi:10.1038/s41591-018-0215-3
在一项新的研究中,来自美国费城儿童医院和宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员首次进行产前基因编辑来阻止实验室动物出现致命性的代谢障碍,从而有潜力在出生前治疗人类先天性疾病。这就为在产前利用一种复杂的低毒的工具高效地对致病性基因中的DNA碱基进行编辑提供了概念验证。相关研究结果发表在2018年10月的Nature Medicine期刊上,论文标题为“In utero CRISPR-mediated therapeutic editing of metabolic genes”。论文通信作者为宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的Kiran Musunuru博士 和William H. Peranteau博士。
图片来自Nature Medicine, doi:10.1038/s41591-018-0184-6。