研究人員使用CRISPR基因組激活創(chuàng)建了第一個干細胞
在科學(xué)上,格拉德斯通研究所的研究人員通過使用CRISPR技術(shù)激活細胞中的特定基因,將小鼠皮膚細胞轉(zhuǎn)化為干細胞。這種創(chuàng)新方法提供了一種可能更簡單的技術(shù)來生產(chǎn)有價值的細胞類型,并為細胞重編程過程提供重要的見解。
“這是制造誘導(dǎo)多能干細胞的一種新方法,與以前創(chuàng)造的多能干細胞根本不同,”格拉德斯通高級研究員,著名博士丁丁博士說。“在研究開始時,我們認為這不會起作用,但我們想至少嘗試回答這個問題:你能不能通過解鎖基因組的特定位置重新編程細胞?答案是肯定的。 “
多能干細胞幾乎可以轉(zhuǎn)化為體內(nèi)的任何細胞類型。因此,它們是目前無法治愈的疾病的關(guān)鍵治療資源,例如心力衰竭,帕金森病和失明。它們還提供了研究疾病的優(yōu)秀模型和在人體細胞中測試新藥的重要工具。
2006年,Gladstone高級研究員Shinya Yamanaka博士發(fā)現(xiàn),他可以制造干細胞 - 配成誘導(dǎo)多能干細胞(iPSCs) - 通過用四種關(guān)鍵蛋白處理普通皮膚細胞。這些稱為轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)通過改變細胞中表達的基因,關(guān)閉與皮膚細胞相關(guān)的基因并開啟與干細胞相關(guān)的基因起作用。
在這項工作的基礎(chǔ)上,丁先生和其他人先前創(chuàng)造了不具有轉(zhuǎn)錄因子的iPSC,而是通過向細胞添加化學(xué)物質(zhì)混合物。發(fā)表在Cell Stem Cell上的最新研究提供了第三種方法,通過使用CRISPR基因調(diào)控技術(shù)直接操縱細胞的基因組,將皮膚細胞轉(zhuǎn)化為干細胞。
“當(dāng)科學(xué)家遇到一種方法遇到挑戰(zhàn)或困難時,有不同的選擇來制作iPSC會很有用,”丁先生說,他也是舊金山加利福尼亞大學(xué)的藥物化學(xué)教授。“我們的方法可以創(chuàng)建一種更簡單的方法來創(chuàng)建iPSC,或者可以用來直接將皮膚細胞重新編程為其他細胞類型,如心臟細胞或腦細胞。”
CRISPR是一種功能強大的工具,可以通過靶向獨特的DNA序列來精確操縱基因組。然后,該DNA序列被永久刪除或替換,或暫時打開或關(guān)閉。
丁的團隊針對兩種基因,這些基因僅在干細胞中表達,并且已知是多能性的組成部分:Sox2和Oct4。與轉(zhuǎn)錄因子一樣,這些基因可以打開其他干細胞基因并關(guān)閉與不同細胞類型相關(guān)的基因。
研究人員發(fā)現(xiàn),使用CRISPR,他們可以激活Sox2或Oct4來重編程細胞。事實上,他們表明,靶向基因組上的單個位置足以觸發(fā)導(dǎo)致將細胞重編程為iPSC的天然連鎖反應(yīng)。
為了比較,通常使用四種轉(zhuǎn)錄因子來使用原始方法產(chǎn)生iPSC。更重要的是,一個轉(zhuǎn)錄因子通常靶向細胞中數(shù)千個基因組位置并改變每個位置的基因表達。
“調(diào)整一個網(wǎng)站足夠的事實是非常令人驚訝的,”丁說。“現(xiàn)在,我們想要了解整個過程如何從一個位置傳播到整個基因組。”
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