來(lái)自加州大學(xué)舊金山分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種更關(guān)閉基因的方法，這一成果將加速研究發(fā)現(xiàn)和生物技術(shù)進(jìn)步，zui終有可能應(yīng)用于重編程細(xì)胞再生器官和組織。該策略借用了細(xì)菌的分子工具箱，利用了一種微生物用以抵抗病毒的蛋白質(zhì)。研究人員在《細(xì)胞》（Cell）雜志上對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)描述。
關(guān)閉基因是癌癥和其他疾病靶向治療的一個(gè)重要目標(biāo)。此外，關(guān)閉基因能使研究人員更多地了解細(xì)胞的運(yùn)作機(jī)制，這對(duì)于揭開(kāi)驅(qū)動(dòng)正常發(fā)育及疾病進(jìn)程的生物化學(xué)信號(hào)通路和相互作用的秘密，是一個(gè)關(guān)鍵。
“我們?cè)度肓撕艽蟮木团?lái)繪制人類基因組圖譜，但我們卻仍不了解遺傳藍(lán)圖導(dǎo)致人類產(chǎn)生的機(jī)制，以及如何能夠操縱基因組更好地認(rèn)識(shí)和治療疾病，”研究的資深作者、加州大學(xué)舊金山分校系統(tǒng)與合成生物學(xué)中心主任、霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員、細(xì)胞和分子藥理學(xué)教授Wendell Lim博士說(shuō)。
研究人員開(kāi)發(fā)的這項(xiàng)新技術(shù)被命名為“CRISPR干擾”，以將其與當(dāng)前流行的關(guān)閉蛋白質(zhì)生成的另一項(xiàng)技術(shù)——RNA干擾區(qū)分開(kāi)來(lái)。
研究的主要作者、加州大學(xué)舊金山分校系統(tǒng)生物學(xué)研究人員Lei Stanley Qi博士說(shuō)：“CRISPR是一種簡(jiǎn)單的，在全基因組水平上選擇性擾亂基因表達(dá)的方法。這一技術(shù)提供了一種巧妙的途徑來(lái)尋找基因組中的所有短DNA序列，然后在序列定位處控制基因表達(dá)。”
Lei Stanley Qi博士說(shuō)，該技術(shù)使得研究人員能夠更容易及地追蹤基因激活模式，以及在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的生物化學(xué)連鎖事件，并幫助科學(xué)家們鑒別正常控制這些事件，且有可能在疾病中出錯(cuò)的關(guān)鍵蛋白。
不同于傳統(tǒng)的RNA干擾技術(shù)，CRISPR干擾可以同時(shí)沉默任意數(shù)量的單個(gè)基因。此外，它能夠更明確地發(fā)揮作用。且如果你想的話，它能夠像RNA干擾一樣發(fā)揮作用，不會(huì)關(guān)閉非靶向基因。
10多年前，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)可借助RNA干擾開(kāi)關(guān)基因，由此開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的研究領(lǐng)域，不僅促成了一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)的誕生，還催生了投資達(dá)萬(wàn)億美元的生物技術(shù)公司。今年1月，美國(guó)食品和藥物管理局宣布，批準(zhǔn)了一種基于相似干擾策略的注射藥物治療，這一藥物用于治療一種罕見(jiàn)形式高膽固醇。
RNA干擾是通過(guò)阻斷信使RNA（mRNA）來(lái)阻止蛋白質(zhì)生成，其應(yīng)用繞過(guò)了藥物開(kāi)發(fā)中常見(jiàn)的一項(xiàng)挑戰(zhàn)——蛋白質(zhì)難靶向的問(wèn)題。
而CRISPR干擾是在細(xì)胞蛋白質(zhì)制造過(guò)程更早的一步發(fā)揮作用。“利用RNA干擾時(shí)，DNA已經(jīng)轉(zhuǎn)錄成了RNA信息。在這個(gè)意義上講，就如同馬已離廄為時(shí)已晚。利用CRISPR干擾，我們能夠阻止信息被讀寫(xiě)，”研究的另一位資深作者、霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員、細(xì)胞和分子藥理學(xué)教授Jonathan Weissman博士說(shuō)。
CRISPR是“Clustered regularly interspaced short palindromic repeats”（規(guī)律成簇間隔短回文重復(fù)）的縮寫(xiě)，它是細(xì)菌用以保護(hù)自身對(duì)抗病毒的一個(gè)系統(tǒng)。CRISPR能夠整合來(lái)病毒的少量基因，像疫苗一樣發(fā)揮作用。細(xì)菌可以參考這一病毒庫(kù)來(lái)識(shí)別和攻擊病毒入侵者。
Lei Stanley Qi和同事們利用來(lái)自該系統(tǒng)的一種蛋白Cas9，作為他們能夠插入任何特異的RNA伴侶分子的底板。選擇的RNA作為一個(gè)銜接頭，決定了靶向基因組的位點(diǎn)。“能夠極其靈活和快速地將這一機(jī)器靶向新位點(diǎn)，”Lei Stanley Qi說(shuō)。
這一研究小組使得該系統(tǒng)能夠在哺乳動(dòng)物和細(xì)菌細(xì)胞中均發(fā)揮作用，現(xiàn)在他們正致力于提高它在哺乳動(dòng)物，包括在人類細(xì)胞中的效率。他們的目標(biāo)是將Cas9底盤(pán)與一種酶連接，使得該技術(shù)能夠開(kāi)啟和關(guān)閉基因。
這樣的一個(gè)多功能工具能夠在重編程細(xì)胞再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用中證明它的價(jià)值。Lim實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期致力于重編程免疫系統(tǒng)治療研究研究工作。
Lim說(shuō)：“我們的想法是重編程細(xì)胞，讓其完成我們想讓它們做的事情。我們還仍然在解析基因組控制細(xì)胞重編程能力的秘密。”
