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

科学家首次在复杂的纳米结构中发现独特性质

科学家首次在复杂的纳米结构中发现独特性质来自北卡罗来纳州立大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员在复杂的纳米结构中发现了一种独特的特性，这种特性以前只在简单的纳米结构中看到过。另外他们还发现了允许这种特性存在的材料的内部力学原理。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1330263.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1330263.htm

科学家利用CRISPR基因编辑消除了癌细胞中多余的染色体

科学家利用CRISPR基因编辑消除了癌细胞中多余的染色体具有额外染色体的细胞与癌症的发展有关，但一项新的研究发现这也可能是它们的弱点该研究的高级作者JasonSheltzer说："长期以来，我们可以观察到非整倍体，但不能操纵它。我们只是没有合适的工具。但在这项研究中，我们利用基因工程技术CRISPR开发了一种新的方法来消除癌细胞中的整个染色体，这是一个重要的技术进步。能够以这种方式操纵非整倍体染色体，将使我们更深入地了解它们的功能。"首先，该团队专注于一种非整倍体，即细胞在1号染色体上获得一个被称为"q臂"的结构的第三个拷贝。这种错误从早期阶段就在多种癌症类型中发现，并与疾病的发展有关。研究人员开发了一种工具，他们称之为使用CRISPR靶向技术恢复非整倍体细胞中的二分裂（ReDACT），当他们用它来消除这些额外的染色体时，他们发现这些细胞失去了形成恶性肿瘤的能力。经过仔细检查，他们发现了一种机制，即非整倍体可能会促进癌症的发展--刺激癌症生长的特定基因被编码在三条染色体上，而不是通常的两条。接下来，研究小组测试了这种机制是否可以作为癌症的治疗目标加以利用。一个被称为UCK2的基因先前已被发现对某些药物敏感，这里的研究人员发现，这使得具有1号染色体额外拷贝的细胞（因此是UCK2的第三个拷贝）对这些药物更加敏感。研究小组将正常细胞和非整倍体细胞混合成批，后者占细胞的20%。他们发现，在没有干预的情况下，非整倍体细胞将在9天后增长到占批次的75%。但当用针对UCK2的药物治疗时，非整倍体细胞在9天后下降到仅占该批细胞的4%。Sheltzer说："这告诉我们，非整倍体可以作为癌症的一个治疗目标。几乎所有的癌症都是非整倍体，所以如果你有某种方法选择性地针对那些非整倍体细胞，理论上这可能是一种针对癌症的好方法，同时对正常的、非癌症的组织影响最小。"当然，这项研究仍然处于非常早期的阶段，到目前为止只在培养的细胞中进行了测试。但这是一个耐人寻味的想法，最终可能开启新的癌症治疗方法，而且该团队现在正在努力转向动物测试。这项研究发表在《科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370003.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370003.htm

科学家利用基因编辑技术培育出品质好的甜瓜

科学家利用基因编辑技术培育出品质好的甜瓜1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶（ACO）与乙烯生产途径的最后一步有关，有多个同源基因。该研究小组先前已在甜瓜基因组中证实了五个CmACO基因（ACO的同源基因），并表明CmACO1基因主要在收获的果实中表达。收获后14天的甜瓜果实（储存于25°C）。资料来源：筑波大学因此，研究人员预计CmACO1将是提高甜瓜果实保鲜效果的重要基因。在这项研究中，他们选择CmACO1作为基因编辑的目标，并尝试在该基因中引入突变。结果，收获的甜瓜没有外来基因，诱导的突变至少遗传了两代。在未进行基因编辑的品系（野生型）中，收获后14天的果实中观察到乙烯的生成，果皮变黄，果肉变软。然而，在基因组编辑的突变体中，乙烯的产生量减少到野生型的十分之一，果皮颜色仍为绿色，果肉仍然坚硬。这表明，通过基因编辑引入CmACO1突变提高了甜瓜的货架期。这项研究的结果表明，基因编辑有助于减少粮食损失，提高粮食安全。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373757.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373757.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