一種控制基因組編輯的新方法

巴斯大學(xué)和卡迪夫大學(xué)的科學(xué)家發(fā)明了一種可以隨意可靠地轉(zhuǎn)換蛋白質(zhì)表達(dá)的生物開關(guān)。該開關(guān)可以控制基因組編輯工具，這些工具可能有一天會(huì)通過整個(gè)群體調(diào)節(jié)所需遺傳變化的級(jí)聯(lián)。

這種新的轉(zhuǎn)換方法應(yīng)適用于任何物種中的任何蛋白質(zhì)，并使用廉價(jià)，無毒的氨基酸作為控制開關(guān) - “開啟”模式需要存在稱為BOC的氨基酸。

與其他報(bào)道的開關(guān)相比，這種方法不使用抗生素，消除了選擇細(xì)菌抗生素抗性的風(fēng)險(xiǎn)，也沒有“滲漏” - 即使處于“關(guān)閉”模式也表達(dá)蛋白質(zhì)的情況，這是一個(gè)問題。目前依賴溫度或光照的方法。該開關(guān)是一種與賴氨酸相似的氨基酸，價(jià)格便宜，豐富，無毒，應(yīng)該是環(huán)保的。

Bath和Cardiff的研究小組成功地證明了培養(yǎng)細(xì)胞和早期小鼠胚胎的轉(zhuǎn)換，在沒有BOC的情況下沒有任何可檢測(cè)的靶蛋白表達(dá)活性。

該方法擴(kuò)展了稱為遺傳密碼擴(kuò)展的原理。為了證明該原理，研究小組使用攜帶基因的轉(zhuǎn)基因小鼠，使其皮膚在紫外線下發(fā)出綠光。當(dāng)適用于基因組編輯的遺傳密碼擴(kuò)展工具包存在于來自小鼠的胚胎中時(shí)，它們的基因組DNA被有效地編輯以去除熒光基因，但僅在存在BOC時(shí)。在沒有BOC的情況下，沒有進(jìn)行編輯。以這種方式編輯的胚胎可以發(fā)育成沒有發(fā)熒光的小鼠，但是沒有BOC沒有發(fā)生編輯，因此這些小鼠保持綠色。

該研究發(fā)表在“科學(xué)報(bào)告”雜志上。

該開關(guān)提供了通過添加BOC來控制大量生物過程的潛力。這些可能包括研究和實(shí)際應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)室試管，整個(gè)動(dòng)物或兩者。例如，它可用于解決某些蛋白質(zhì)如何影響培養(yǎng)物或動(dòng)物細(xì)胞的老化。臨床上，它可以提供一種開啟蛋白質(zhì)以增強(qiáng)再生過程的手段，并且可以在基因治療中提供新的控制層。

一個(gè)令人興奮的潛在應(yīng)用是在基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)中使用開關(guān)?；蝌?qū)動(dòng)器可以使用CRISPR-Cas9系統(tǒng)，確保有性繁殖物種中的所有后代遺傳特定的遺傳片段，克服有性遺傳可能賦予其遺傳的50%遺傳機(jī)會(huì)。

基因驅(qū)動(dòng)賦予的特征可以通過群體快速傳播，無論它們是否有利 - 例如使用基因驅(qū)動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)以在蚊子中傳播使雌性不育的基因，意圖使瘧疾傳播的群體崩潰昆蟲。

但是，在可能授權(quán)基因驅(qū)動(dòng)器使用之前，必須滿足多個(gè)挑戰(zhàn)。一旦啟動(dòng)，它們很難或無法控制，并且可能在比預(yù)期更廣泛的區(qū)域內(nèi)工作，例如跨越國(guó)際邊界。它們可能會(huì)產(chǎn)生意想不到的環(huán)境后果或產(chǎn)生阻力。通過使Cas9 BOC-switchable承諾改善這些問題來調(diào)節(jié)基因驅(qū)動(dòng)。

負(fù)責(zé)生物與生物化學(xué)系巴斯團(tuán)隊(duì)的Tony Perry教授說：“我們的轉(zhuǎn)換是通過遺傳密碼擴(kuò)展來控制任何蛋白質(zhì)表達(dá)的一種方式。

“我們的工作與眾不同之處在于它有可能成為遠(yuǎn)距離環(huán)境友好型交換機(jī)，這是以前的方法無法實(shí)現(xiàn)的。例如，您可以根據(jù)需要通過在飼料中添加或去除BOC來控制牲畜群中的基因驅(qū)動(dòng)活動(dòng)。

“基因編輯在生物科學(xué)領(lǐng)域具有巨大潛力，從生物醫(yī)學(xué)到糧食安全，昆蟲，植物和動(dòng)物。”

共同作者，來自卡迪夫的Yuhsuan Tsai博士說：“雖然中行提供了一種有吸引力且有前景的控制編輯手段，但我們現(xiàn)在正在努力解決剩余的挑戰(zhàn)并消除系統(tǒng)中的皺紋。”

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