Cell子刊突破：用CRISPR來控制基因激活的新策略

日期：2015-09-10 08:50:38

來自芬蘭赫爾辛基大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種新方法，可以在不改變基因組的情況下激活細(xì)胞內(nèi)的基因。這種方法的應(yīng)用包括引導(dǎo)干細(xì)胞分化。相關(guān)研究論文發(fā)布在干細(xì)胞研究領(lǐng)域領(lǐng)先期刊《Stem Cell Reports》上。

開發(fā)這種方法的是在赫爾辛基大學(xué)Meilahti醫(yī)學(xué)院Timo Otonkoski教授實(shí)驗(yàn)室攻讀博士的年輕研究人員Diego Balboa和Jere Weltner。

調(diào)控細(xì)胞分化是當(dāng)前干細(xì)胞研究最熱門的課題。該分化過程是建立在細(xì)胞中的一些基因激活及失活這一基礎(chǔ)之上，因此研究人員正在致力尋找一些方法來控制基因的激活。研究人員夢(mèng)想著能夠在特定時(shí)刻精確地激活和失活一些基因。

Otonkoski說：“我們可以利用特化細(xì)胞來生成未分化的干細(xì)胞，又稱作誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞），并且我們可以通過提供適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)環(huán)境來調(diào)控這些細(xì)胞的分化。然而，我們卻無法充分控制這一分化過程——這一過程有可能進(jìn)展順利，但在最后關(guān)頭，在至關(guān)重要的時(shí)刻可因一個(gè)基因不激活，而使細(xì)胞仍然無法成熟。”

CRISPR系統(tǒng)是通過在某些位點(diǎn)切割DNA來編輯基因。人們可以利用這種方法來刪除細(xì)胞中的某一缺陷基因或是導(dǎo)入某一轉(zhuǎn)移基因，使之按期望的方式表達(dá)。

Otonkoski實(shí)驗(yàn)室的研究人員現(xiàn)在開發(fā)出了一種方法，可在不改變基因組自身的情況下調(diào)控單個(gè)基因的行為。這種方法利用了CRISPR技術(shù)，但這種調(diào)控自身受到添加化學(xué)藥品的控制。通過導(dǎo)入一些RNA片段到細(xì)胞中結(jié)合激活蛋白和基因的調(diào)控區(qū)域，使得目的基因?qū)λ幬锩舾小．?dāng)向細(xì)胞提供調(diào)控激活蛋白的化學(xué)藥品時(shí)，這一基因就會(huì)按期望的方式激活。

Otonkoski說：“在我們的研究中使用了兩種常見抗生素多西環(huán)素（doxycycline）和甲氧芐啶(Trimethoprim)，這些化學(xué)藥物使得我們能夠準(zhǔn)確、有效地調(diào)控許多基因的表達(dá)。這種方法對(duì)我們測(cè)試的所有細(xì)胞，包括干細(xì)胞起作用。”

Otonkoski教授強(qiáng)調(diào)，這種方法當(dāng)前適用于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?mdash;—探討治療應(yīng)用還為時(shí)過早。

“現(xiàn)在開發(fā)出了基本的概念，并且這種方法已被證實(shí)是可行的，我相信它可以成為一種非常重要的研究工具。在我的實(shí)驗(yàn)室中我們利用這種方法來調(diào)控干細(xì)胞分化，但它在其他的研究領(lǐng)域，例如在癌癥生物學(xué)中還有許多的潛在應(yīng)用。”