斯坦福大學的研究人員已經(jīng)修改了CRISPR-Cas9基因編輯技術來操縱基因在三維空間,允許他們運送基因片段在細胞核的不同位置。這項新技術,被稱為CRISPR-genome組織或者只是CRISPR-GO,使用一個修改CRISPR蛋白質(zhì)重組基因在三維空間中。如果CRISPR就像分子剪刀,那么CRISPR-GO就像分子鑷子,抓住特定的基因組和淡定下來在新位置的細胞核。但它不僅僅是物理搬遷:取代遺傳元素可以改變他們的功能。

研究啟示了基因組的核空間組織如何管理整個細胞的功能。

”的問題為什么空間組織細胞中重要的是一個重要的一個,它也不是一個科學家達成一致,”Stanley氣說,博士,生物工程和化學和系統(tǒng)生物學助理教授。“CRISPR-GO可以提供一個機會來回答這個問題,讓我們能夠目標,移動和搬遷非常特定的DNA,在細胞核中,看看他們的新位置改變他們的功能”。

大多數(shù)哺乳動物細胞含有細胞核,超過6英尺的DNA,如果伸出一條線。這個遺傳物質(zhì)決定細胞的命運,如果不合時宜或受損,會導致疾病。之前的研究表明,細胞核DNA往往聚集在某些地區(qū)。如何放置影響DNA的功能,然而,還不清楚。

在概念驗證研究中,氣研究的三個不同的亞區(qū)使用CRISPR-GO細胞核,測試一個包羅萬象的假設:基因和其他遺傳因素表現(xiàn)在不同的區(qū)域有不同的細胞核?

到目前為止,他們的數(shù)據(jù)顯示,特定的隔間和一些自由浮動的蛋白質(zhì)在細胞核中可以影響DNA的功能重新定位。根據(jù)遺傳材料,一些核區(qū)域抑制基因表達,端粒加速增長,隨后細胞分裂。一種蛋白質(zhì)的身體甚至可能持有的權力壓制腫瘤形成.

詳細研究這一研究將在10月11日在線發(fā)表在細胞。氣是資深作者。博士,博士后學者海豐王是第一作者。

彌合的差距

揭開神秘的物理細節(jié)的基因組已經(jīng)證明是一個乏味的任務,但也有一些現(xiàn)有的技術,允許科學家窺視細胞看看他們的內(nèi)臟身體組織。還缺少什么是一種篡改這個組織。CRISPR-GO是第一個提供人員的一種手段。

CRISPR-Cas9退役“切割”機制,交付的編輯工具變得更加系統(tǒng),氣用來提供小的DNA通過可編程指南RNA在細胞核中到一個新的位置。

有三個CRISPR-GO必不可少的部分。首先,有七所稱的“地址”的基因目標你想搬遷段DNA,這段DNA靶向核糖核酸的互補鏈綁定。然后,您需要目的地的地址具體部分的DNA在核間你想移動染色質(zhì)。最后,有“橋”,在這種情況下,是一個催化劑,火花的冷凝目標DNA核的新家。

“孩子們通常喜歡建造小鐵路幫助列車從一站到另一個極端,”齊說。“這不是這里不同于我們所做的。”

不同的空間,不同的功能

氣的功能描述核車廂像房子的空間。在你家里的每一個房間,你做不同的在廚房,你做飯;在臥室里,你的睡眠。在細胞的細胞核,同樣的概念適用。在原子核中有多個隔間,維護細胞中都有特定的角色功能。氣和他的實驗室研究原子核的三個不同的區(qū)域,測試他們是否能改變?nèi)旧|(zhì)的功能取決于移動它。

通過使用CRISPR-GO,研究人員發(fā)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移到細胞核被稱為卡哈爾的身體的一部分,一種無定形的,有些神秘的團的蛋白質(zhì)和RNA,停止表達蛋白質(zhì)。

“我們看到這個非常的興奮;這是研究者們第一次證據(jù)顯示,卡哈爾身體能有直接的基因調(diào)控的效果,在這種情況下抑制基因表達,”齊說。“這表明,卡哈爾在控制轉(zhuǎn)錄身體有一些意想不到的作用。”可能大,轉(zhuǎn)錄是一個重要的過程,合成蛋白質(zhì)生產(chǎn)的“代碼”。

當氣用CRISPR-GO telomeres-the分子帽子的染色體的DNA與longevity-from中間核的邊緣,端粒停止增長,阻止細胞周期,降低細胞生存能力。相反,然而,當端粒逼近卡哈爾發(fā)生身體:他們成長,在這一過程中,增加細胞活力。

第三個應用程序使用CRISPR-GO早幼粒細胞白血病的身體。這一團的蛋白質(zhì)抑制pro-tumor基因。通過定位致癌基因的旁邊核氣計劃測試,如果它可以幫助抑制腫瘤形成。

“CRISPR-GO的另一個獨特的優(yōu)勢是,我們可以跟蹤染色質(zhì)DNA之間的交互和實時核隔間在顯微鏡下,”王說。

雖然CRISPR-GO所表現(xiàn)出的證據(jù)是令人興奮的,但研究仍處于試點階段,還有很多工作要做研究結果得到確認之前,齊說。

“我們非常興奮的潛力,而我們回答幾個問題,我們也開設了20多,”齊說。

這將是更重要的是解釋為什么這些基于位置的影響發(fā)生在特定的核區(qū)域,根本原因是什么,他說。一天,氣的希望,這條線的研究將會對人類的健康。