讓特定細(xì)胞遺傳操作更容易的新工具

日期：2015-08-24 08:56:01

要研究一個(gè)特定的基因在哪里處于活躍狀態(tài)？我們可以使用綠色熒光蛋白（GFP），細(xì)胞就會(huì)發(fā)光。延伸閱讀：BioTechniques：細(xì)胞培養(yǎng)條件影響GFP的光穩(wěn)定性。

想要把一個(gè)有機(jī)體的某個(gè)基因打開或關(guān)閉？你可以使用一種叫做Cre重組酶的酶。

想要只在一種細(xì)胞類型中打開或關(guān)閉基因？這通常是很難的。

但是現(xiàn)在，這項(xiàng)工作就變得輕松多了：美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院（HMS）的研究人員，找到一種方法，能夠?qū)?span lang="EN-US">GFP和Cre結(jié)合起來(lái)。

這種新工具，稱為“Cre依賴GFP”或簡(jiǎn)稱Cre-DOG，將Cre背負(fù)在GFP上，這樣研究人員不僅可以研究、而且還能操縱表達(dá)GFP的細(xì)胞中的基因，而不干涉其他細(xì)胞。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近的《Nature Neuroscience》，本文通訊作者、HMS遺傳學(xué)和神經(jīng)科學(xué)教授Connie Cepko說：“在一個(gè)步驟中，你可以從只研究一個(gè)細(xì)胞，到探討其生理學(xué)、電路和解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)的一些事情。這是非常強(qiáng)大的。”

有超過一千種轉(zhuǎn)基因小鼠品系，已被設(shè)計(jì)為在其特定細(xì)胞表達(dá)GFP，然而Cre品系卻少得多。Cre-DOG可讓研究人員通過使用現(xiàn)有的GFP小鼠品系，進(jìn)行更多的研究，跳過了制備Cre小鼠品系的艱苦過程。

Cepko說：“它使研究人員能夠在更大數(shù)量的特定細(xì)胞類型中進(jìn)行遺傳操作，節(jié)省了大量的時(shí)間和金錢。我們對(duì)細(xì)胞功能了解的越多，就可能更好地了解疾病和發(fā)育，使我們能夠設(shè)計(jì)出更有效的治療方法。”

本文第二作者、HMS神經(jīng)生物學(xué)家Wade Regehr 實(shí)驗(yàn)室的博士后Stephanie Rudolph說：“在我們實(shí)驗(yàn)室里，我們有很多表達(dá)綠色熒光蛋白的小鼠品系，但到目前為止，我們只使用它們進(jìn)行解剖學(xué)研究。現(xiàn)在我們可以用它們來(lái)研究大腦中的電路功能和發(fā)育，明確一部分神經(jīng)細(xì)胞在電路中的作用，并探究它們釋放哪些神經(jīng)遞質(zhì)。”

Cre-DOG是本文第一作者、Cepko實(shí)驗(yàn)室博士后研究人員Jonathan C.Y. Tang的心血結(jié)晶。Tang將Cre酶一分為二，這會(huì)使它滅活。他將每一半部分貼上一份新的GFP抗體，這些抗體是最近通過對(duì)駱駝進(jìn)行免疫而產(chǎn)生的。

當(dāng)Cre酶和抗體片段被引入不表達(dá)GFP的細(xì)胞后，它們四處漂浮，并沒有什么作用。但當(dāng)它們被添加到表達(dá)GFP的細(xì)胞之后，抗體會(huì)緊抓住GFP，并且Cre兩部分重新結(jié)合。然后，新激活的Cre會(huì)打開或關(guān)閉所需的基因。

Cre-DOG擴(kuò)展了Tang及其同事在2013年報(bào)道的一種類似工具。這個(gè)工具需要一個(gè)額外的組件來(lái)生成Cre重組酶的活性，但是可能比Cre-DOG毒性更大。作者說，這兩種工具都有其優(yōu)點(diǎn)，研究人員或許希望根據(jù)他們的項(xiàng)目來(lái)決定使用哪一種更好。

Cre-DOG一大優(yōu)點(diǎn)在于，Cre重組酶和抗體分子可以用腺相關(guān)病毒（AAVs）注射，AAVs是許多研究人員已經(jīng)在使用的一種工具。

Cepko說：“從導(dǎo)師的角度來(lái)看，看到一個(gè)學(xué)生有一種非常酷和非常聰明的想法，并把它實(shí)現(xiàn)，真的是非常驚喜的。而且，創(chuàng)建一種能夠使我們進(jìn)步的工具，也是一種樂趣。”

Tang和Cepko，與HMS的研究人員合作，包括Regehr實(shí)驗(yàn)室和神經(jīng)生物學(xué)系的David Ginty實(shí)驗(yàn)室，以及加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校的科學(xué)家們，在不同種類的細(xì)胞中測(cè)試了Cre-DOG。他們表明，這種工具在視網(wǎng)膜、皮層和脊髓中發(fā)揮了作用。

Tang補(bǔ)充說：“我認(rèn)為，每個(gè)人都想了解大腦是如何工作的。我們走在了這方面的最前沿，但我們?nèi)匀徊痪邆渌械墓ぞ摺＿@項(xiàng)工作擴(kuò)大了我們研究這個(gè)問題的遺傳學(xué)工具庫(kù)。”