科学家利用CRISPR工具识别导致肝癌的基因突变

科学家利用CRISPR工具识别导致肝癌的基因突变CSHL的科学家们在小鼠身上创造了两种肝脏肿瘤亚型，上面的图像。左边的图像显示了一种肝脏肿瘤亚型，它与人类肝癌的最常见形式--肝细胞癌有关。右边是一种与较罕见的肝癌有关的肿瘤亚型，主要发现于儿童，名为肝母细胞瘤。基因包含产生蛋白质所需的信息。拼接是一个过程，从基因编码的信息中复制的RNA信息在被用作制造特定蛋白质的蓝图之前被编辑。源自单一基因、功能高度相似但氨基酸序列不同的蛋白质被称为异构体。异构体的产生是身体对一个基因或蛋白质的特性进行模仿的方式。不同的异构体可以导致不同类型的癌症肿瘤的形成。这些肿瘤亚型很难在实验室中产生，因此难以研究。为了更好地了解异构体如何导致不同类型肝癌的产生，一项新的研究使用基因编辑工具CRISPR/Cas9来研究不同的异构体如何导致不同肿瘤亚型的发展。该研究的通讯作者SemirBeyaz说："每个人都认为癌症只是一种类型。但是有了不同的异构体，你最终会出现具有不同特征的癌症亚型。"研究人员使用CRISPR/Cas9锁定了小鼠基因CTNNB1的一个部分。CTNNB1基因提供了制造一种叫做β-catenin的蛋白质的指令，这种蛋白质参与调节和协调细胞间的粘附，并参与基因转录。以前的研究已经确定β-catenin是一种有效的致癌基因，这种基因可以将健康细胞转化为肿瘤细胞。CTNNB1基因的突变与广泛的癌症有关，包括肝癌和结肠癌。CTNNB1基因第3外显子的突变--外显子是编码蛋白质的DNA或RNA的一个部分--是参与肿瘤形成的基因转录的关键。在目前的研究中，研究人员希望确定β-catenin突变如何推动肝癌肿瘤亚型的发展，即肝细胞癌（HCC）和肝母细胞瘤（HB）。HCC是成人肝癌中最常见的类型，约占所有肝癌的90%，而HB是一种罕见的肝癌形式，常见于儿童。通常，CRISPR/Cas9技术被用来通过移除DNA序列的部分来抑制基因功能（功能丧失）。但在这里，研究人员首次将其用于功能增益研究，在小鼠中创造不同的致癌突变。以这种方式使用CRISPR/Cas9刺激了蛋白质的活性，因此也刺激了肿瘤的生长。通过对肿瘤亚型、HCC和HB进行基因测序，研究人员发现，CRISPR/Cas9诱导的β-catenin异构体推动了肝脏肿瘤亚型。Beyaz说："我们能够确定那些与不同癌症亚型相关的异构体。对我们来说，这是一个令人惊讶的发现"。为了证实这些异构体导致了突变，研究人员测试了他们是否能够在不使用CRISPR的情况下在小鼠中产生肝癌亚型。他们发现确实可以。该研究强调了在功能增益研究中使用CRISPR/Cas9的潜力，并创造了一种模拟某些肝脏肿瘤亚型的新方法。它还进一步证明了外显子3在肿瘤发展中的作用以及靶向外显子跳过的好处。外显子跳过是一种疗法，它使用突变特异性反义寡核苷酸（AON）--一种实验室制造的可以与特定RNA分子结合的DNA或RNA位点--来诱导RNA剪接，使细胞"跳过"有问题的或错位的外显子。研究人员希望他们的发现可能会指导未来对癌症的新治疗干预措施的研究。Beyaz说："最终，我们想做的是找到研究癌症生物学的最佳模型，以便我们能够找到治疗方法。"该研究发表在《病理学杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354177.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354177.htm

科学家首次实现用无创CRISPR法敲除焦虑基因

科学家首次实现用无创CRISPR法敲除焦虑基因心理健康是我们生活中不可或缺的一部分。心理健康不佳会影响我们的幸福感、工作能力以及与家人、朋友和更广泛社区的关系。焦虑症——包括广泛性焦虑症、恐慌症和社交焦虑症——的特征是过度恐惧和担忧，严重到足以导致严重的痛苦或功能受损。根据世界卫生组织(WHO)的数据，2019年全球有3.01亿人患有焦虑症，其中包括5800万儿童和青少年。他们还注意到，随着COVID-19大流行的爆发，焦虑症的患病率增加了25%。虽然焦虑症通常通过日常药物治疗，但这可能会产生副作用，而且对某些人来说，并不能缓解他们的焦虑症状。现在，研究人员已经开发出一种非侵入性方法，可将CRISPR/Cas9基因编辑技术输送到大脑，以敲除与小鼠焦虑和抑郁相关的基因。他们表示，这是首次成功展示能够通过血脑屏障实现基因改造的无创CRISPR/Cas9递送。顾名思义，血脑屏障(BBB)是一种结构和功能障碍，可阻止细菌和病毒等有害物质通过血液进入大脑，同时允许必需的营养素进入。虽然这对为了维护我们的健康，BBB非常有效，可以防止治疗剂进入大脑。使用CRISPR/Cas9进行精确基因编辑已显示出治疗各种疾病的巨大潜力，包括肌肉萎缩症、HIV和肺癌。CRISPR系统使用一种酶(Cas9)，该酶在向导RNA(gRNA)的指导下剪切出DNA的特定部分。它可以去除有问题的基因，例如导致疾病的基因。但是，与其他治疗剂一样，BBB对CRISPR系统提出了挑战。在当前的研究中，研究人员对CRISPR/Cas9系统的鼻内递送进行了实验，以查看它是否能成功穿过BBB并敲除调节血清素可用性的血清素受体(HTR2A)基因。这种神经递质执行许多功能，包括调节情绪。血清素过少与焦虑和抑郁有关，这就是为什么患有这些疾病的人经常服用选择性血清素再摄取抑制剂(SSRIs)，这会增加大脑中的血清素水平。鼻内递送的治疗剂通过鼻腔内的神经通路到达中枢神经系统。它不仅是一种实用的递送方法，而且是无创的。研究人员将一种病毒载体，即一种灭活的腺相关病毒(AAV)，注入小鼠的鼻子，将gRNA传递给大脑中的神经元，使其能够与目标HTR2A基因结合，随后该基因被Cas9切除。AAV通常用作递送CRISPR/Cas9载荷的载体，因为它们被认为是安全的并且引起免疫反应的可能性很低。研究人员使用了AAV9亚型，这是一种高效载体，可将载荷运送到整个中枢神经系统的神经元。在施用基因编辑包五周后，使用明暗行为测试和大理石掩埋测试来测试小鼠的焦虑。在明暗测试中，小鼠可以选择探索明亮的房间还是黑暗的房间。焦虑的老鼠往往会在暗室里呆更多的时间。对于大理石掩埋试验，将玻璃弹珠以网格状放置在锯末中，并允许小鼠在固定时间内探索笼子。焦虑的老鼠会埋下更多的弹珠。研究人员发现接受治疗的小鼠HTR2A表达减少了8.47倍。关于大理石掩埋测试，与对照组相比，这些小鼠掩埋的大理石数量减少了14.8%。而且，对于光暗测试，经过处理的小鼠在光照盒中停留的时间明显增加（增加了35.7%），并且进入光照盒的次数也更多（增加了27.5%）。这些结果与用苯二氮卓类地西泮治疗的小鼠相当，后者在光照盒中的时间为40%，这导致研究人员得出结论，他们的HTR2A靶向治疗与药物的效果相当。“我们的结果表明，即使神经元基因编辑的百分比很低，也观察到了显着的抗焦虑[减少焦虑]效果，”研究人员说。“CNS[中枢神经系统]内的递送是使用无创鼻内递送平台完成的，该平台可以绕过BBB，这通常是CRISPR/Cas9等大型货物的主要障碍。”研究人员表示，他们的概念验证研究表明，某些特征可以长期改变，这对开发治疗焦虑和抑郁的新药物具有重要意义，尤其是对那些对药物有抵抗力的人。该研究发表在PNASNexus杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366587.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366587.htm

科学家设计CRISPR噬菌体 - 可对细菌实施基因编辑的特殊病毒

科学家设计CRISPR噬菌体-可对细菌实施基因编辑的特殊病毒在自然界中，CRISPR最初是由细菌作为一种防御机制来对付捕食它们的病毒，但在新的研究中，研究人员扭转了局面。他们设计了猎杀细菌的病毒，基础来自于广为人知的噬菌体，特别设计的噬菌体可以针对某些菌株，向它们注入CRISPRDNA，对它们的基因组进行特定编辑。在实验室测试中，这些噬菌体--被命名为T7和lambda--负责向大肠杆菌传递基因，使细菌发出荧光，并改变它们对一种抗生素的抗性。果然，这些变化在细菌身上被看到了，表明它正在发挥作用。在下一个测试中，该团队使用λ噬菌体来运输所谓的胞嘧啶碱基编辑器。这种工具并不切断目标的DNA，而是改变序列中的一个字母，使特定的基因失去活性，使之成为一种更温和的细菌。该研究的主要作者MatthewNethery说："我们在这里使用碱基编辑器作为大肠杆菌中基因的一种可编程的开关。使用这样的系统，我们可以对基因组进行高度精确的单字母改变，而不会出现通常与CRISPR-Cas瞄准有关的双链DNA断裂。"最后的测试被设计为模拟一个更自然的环境，使用一个人造的生态系统（EcoFAB）。这涉及到在一个罐子里装上由沙子和石英组成的合成土壤、一些液体和三种不同类型的细菌，包括大肠杆菌。其目的是测试噬菌体在一个更真实的环境中追捕其目标的能力如何，以及它们是否能从其他物种中分离出大肠杆菌。当λ被引入EcoFAB时，它在编辑大肠杆菌方面取得了相当大的成功，研究小组报告说整个细菌群体的效率高达28%。研究人员说，随着进一步的工作，这种技术最终可以在土壤细菌的大规模基因编辑中找到用途，甚至可能在肠道微生物组中找到。该研究的通讯作者RodolpheBarrangou说："我们认为这是一种帮助微生物组的机制。我们可以对一个特定的细菌进行改变，而微生物组的其他部分仍然不受影响。这是一个可以在任何复杂的微生物群落中采用的概念证明，这可以转化为更好的植物健康和更好的胃肠道健康--对食品和健康具有重要意义的环境。"这项研究发表在《美国科学院院刊》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332127.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332127.htm

科学家利用基因编辑与耐抗生素细菌作斗争

科学家利用基因编辑与耐抗生素细菌作斗争通过利用细菌免疫系统作为基因编辑工具，一种可能有助于减少抗菌素耐药性传播的新工具正显示出早期的前景。世界卫生组织称，抗菌素耐药性是一个主要的全球威胁，每年有近500万人因抗生素无法治疗感染而死亡。细菌通常在耐药基因在宿主之间传播时产生耐药性。发生这种情况的一种方式是通过质粒--DNA的环状链，它可以在细菌之间轻松传播，并迅速复制。这可能发生在我们的身体和环境中，如水道。埃克塞特大学团队利用CRISPR-Cas基因编辑系统，该系统可以针对特定的DNA序列，并在遇到这些序列时进行切割。研究人员设计了一个质粒，可以专门针对庆大霉素的抗性基因--一种常用的抗生素。在实验室实验中，今天（5月25日）发表在《微生物学》杂志上的这项新研究发现，该质粒保护其宿主细胞不产生抗药性。此外，研究人员还发现，该质粒有效地针对它所转移的宿主中的抗菌素抗性基因，逆转了它们的抗性。主要作者、埃克塞特大学的DavidWalker-Sünderhauf说："就全球死亡人数而言，抗菌素耐药性的危害性有可能超过Covid。我们迫切需要新的方法来阻止耐药性在宿主之间的传播。我们的技术正在显示出消除广泛的不同细菌的抗性的早期前景。我们的下一步是在更复杂的微生物群落中进行实验。我们希望有一天，它可以成为一种减少抗菌素耐药性在污水处理厂等环境中传播的方法，我们知道这些环境是耐药性的滋生地。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361645.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361645.htm

科学家成功对活体动物的单个细胞进行基因改造

科学家成功对活体动物的单个细胞进行基因改造研究人员开发出一种利用CRISPR-Cas技术同时修改成年动物细胞中多个基因的技术，这种技术创造出一种类似马赛克的模式，从而简化了遗传疾病的研究。这种方法揭示了对遗传疾病22q11.2缺失综合征的新认识，并有可能在未来减少动物实验的数量。资料来源：苏黎世联邦理工学院由巴塞尔苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系生物工程教授兰德尔-普拉特领导的研究人员现在开发出了一种方法，可以大大简化和加快实验动物的研究：利用CRISPR-Cas基因剪刀，他们可以在一只动物的细胞中同时改变几十个基因，就像打马赛克一样。虽然每个细胞中改变的基因不超过一个，但一个器官中的不同细胞会以不同的方式发生改变。这样就可以对单个细胞进行精确分析。这样，研究人员就能在一次实验中研究多种不同基因变化的影响。根据最近发表在《自然》（Nature）杂志上的一份报告，苏黎世联邦理工学院的研究人员首次成功地将这种方法应用于活体动物，特别是成年小鼠。此前，其他科学家已经针对培养细胞或动物胚胎开发出了类似的方法。为了"告知"小鼠细胞CRISPR-Cas基因剪刀应该破坏哪些基因，研究人员使用了腺相关病毒（AAV），这是一种可以靶向任何器官的传递策略。他们制备了病毒，使每个病毒粒子都携带破坏特定基因的信息，然后用携带不同基因破坏指令的混合病毒感染小鼠。这样，他们就能关闭一个器官细胞中的不同基因。在这项研究中，他们选择了大脑。利用这种方法，苏黎世联邦理工学院的研究人员与日内瓦大学的同事一起，获得了人类一种罕见遗传疾病--22q11.2缺失综合征--的新线索。这种疾病的患者表现出许多不同的症状，通常被诊断为精神分裂症和自闭症谱系障碍等其他疾病。在此之前，人们知道这种疾病是由一个包含106个基因的染色体区域引起的。人们还知道这种疾病与多种基因有关，但不知道哪些基因在疾病中起作用。在对小鼠的研究中，研究人员重点研究了这一染色体区域中同样在小鼠大脑中活跃的29个基因。在每只小鼠的脑细胞中，他们修改了这29个基因中的一个，然后分析了这些脑细胞的RNA图谱。科学家们能够证明，其中三个基因在很大程度上导致了脑细胞的功能障碍。此外，他们还在小鼠细胞中发现了与精神分裂症和自闭症谱系障碍相似的模式。在这三个基因中，有一个已经为人所知，但另外两个以前并不是科学界关注的焦点。普拉特研究小组的博士生、该研究的第一作者安东尼奥-桑蒂尼亚说："如果我们知道疾病中哪些基因的活性异常，我们就可以尝试开发补偿这种异常的药物。"这种方法也适用于研究其他遗传疾病。桑蒂尼亚说："在许多先天性疾病中，多个基因都在起作用，而不仅仅是一个。精神分裂症等精神疾病也是如此。现在，我们的技术可以让我们直接在完全生长的动物体内研究这类疾病及其遗传原因。每次实验修改的基因数量可以从目前的29个增加到几百个。"研究人员现在可以在活体生物中进行这些分析，这是一个很大的优势，因为细胞在培养过程中的行为与它们作为活体的一部分的行为是不同的。另一个优势是，科学家只需将AAV注射到动物的血液中即可。AAV有多种不同的功能特性。在这项研究中，研究人员使用了一种能进入动物大脑的病毒。根据要研究的内容，也可以使用针对其他器官的AAV。苏黎世联邦理工学院已经为这项技术申请了专利，现在，研究人员希望将其作为"肽"研究的一部分。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385987.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385987.htm

基因技术可助宇航员在太空中快速诊病

基因技术可助宇航员在太空中快速诊病（早报讯）以色列特拉维夫大学6月28日发布公报说，一项在国际空间站开展的实验证实，基于CRISPR/Cas系统的基因技术能在太空中准确识别病毒和细菌，可用于帮助宇航员快速诊断疾病。CRISPR是细菌防御病毒侵入的一种机制。细菌将CRISPR/Cas系统作为一种分子“搜索引擎”来定位病毒序列，并将其切割以使病毒失效。法国科学家沙尔庞捷（EmmanuelleMarieCharpentier）和美国科学家道德纳（JenniferAnneDoudna）是研究这种复杂防御机制的主要专家。她们因开发出可高效修改细胞基因组的CRISPR/Cas9基因编辑技术，于2020年获得诺贝尔化学奖。公报介绍，CRISPR目前已被用于精准识别各种生物体，如检测样本中是否存在细菌或病毒。为验证CRISPR/Cas检测方法能否用于太空环境，特拉维夫大学等机构的研究人员制作了相关试剂盒，由以色列宇航员斯蒂贝（EytanStibbe）带到国际空间站进行实验。今年4月，斯蒂贝作为全球首个由私营公司组织的“全私人”宇航团队成员之一，搭乘美国太空探索技术公司（SpaceX）的“龙”飞船前往国际空间站。公报说，这次的实验非常成功，CRISPR/Cas能够在太空中识别目标脱氧核糖核酸（DNA），并提示特定病毒或细菌的存在。这证明了即使在几乎没有重力的环境中，也可精确灵敏地完成基于CRISPR的诊断。领衔这项研究的特拉维夫大学教授布尔斯坦（DavidBurstein）说：“太空条件极其复杂，治疗方法也非常受限，因此以一种快速、可靠和直接的方法识别病原体至关重要。”他也说，如今人们熟知的聚合酶链式反应（PCR）等检测，需要训练有素的人员和相对复杂的设备，而基于CRISPR的诊断，整个过程可在一支小试管中进行，可以很好地满足宇航员的需要。布尔斯坦说，他们将研究如何进一步提高检测系统的效率，希望这种操作简单的检测方法将来能够用于月球和火星探索等长期太空任务。发布：2022年7月3日8:25PM