來自加州大學舊金山分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種更關閉基因的方法，這一成果將加速研究發(fā)現(xiàn)和生物技術進步，zui終有可能應用于重編程細胞再生器官和組織。該策略借用了細菌的分子工具箱，利用了一種微生物用以抵抗病毒的蛋白質。研究人員在《細胞》（Cell）雜志上對這一技術進行了詳細描述。
關閉基因是癌癥和其他疾病靶向治療的一個重要目標。此外，關閉基因能使研究人員更多地了解細胞的運作機制，這對于揭開驅動正常發(fā)育及疾病進程的生物化學信號通路和相互作用的秘密，是一個關鍵。
“我們曾投入了很大的精力和努力來繪制人類基因組圖譜，但我們卻仍不了解遺傳藍圖導致人類產(chǎn)生的機制，以及如何能夠操縱基因組更好地認識和治療疾病，”研究的資深作者、加州大學舊金山分校系統(tǒng)與合成生物學中心主任、霍華德休斯醫(yī)學研究所研究員、細胞和分子藥理學教授Wendell Lim博士說。
研究人員開發(fā)的這項新技術被命名為“CRISPR干擾”，以將其與當前流行的關閉蛋白質生成的另一項技術——RNA干擾區(qū)分開來。
研究的主要作者、加州大學舊金山分校系統(tǒng)生物學研究人員Lei Stanley Qi博士說：“CRISPR是一種簡單的，在全基因組水平上選擇性擾亂基因表達的方法。這一技術提供了一種巧妙的途徑來尋找基因組中的所有短DNA序列，然后在序列定位處控制基因表達。”
Lei Stanley Qi博士說，該技術使得研究人員能夠更容易及地追蹤基因激活模式，以及在細胞內發(fā)生的生物化學連鎖事件，并幫助科學家們鑒別正?？刂七@些事件，且有可能在疾病中出錯的關鍵蛋白。
不同于傳統(tǒng)的RNA干擾技術，CRISPR干擾可以同時沉默任意數(shù)量的單個基因。此外，它能夠更明確地發(fā)揮作用。且如果你想的話，它能夠像RNA干擾一樣發(fā)揮作用，不會關閉非靶向基因。
10多年前，科學家們發(fā)現(xiàn)可借助RNA干擾開關基因，由此開創(chuàng)了一個新的研究領域，不僅促成了一個諾貝爾獎項的誕生，還催生了投資達萬億美元的生物技術公司。今年1月，美國食品和藥物管理局宣布，批準了一種基于相似干擾策略的注射藥物治療，這一藥物用于治療一種罕見形式高膽固醇。
RNA干擾是通過阻斷信使RNA（mRNA）來阻止蛋白質生成，其應用繞過了藥物開發(fā)中常見的一項挑戰(zhàn)——蛋白質難靶向的問題。
而CRISPR干擾是在細胞蛋白質制造過程更早的一步發(fā)揮作用。“利用RNA干擾時，DNA已經(jīng)轉錄成了RNA信息。在這個意義上講，就如同馬已離廄為時已晚。利用CRISPR干擾，我們能夠阻止信息被讀寫，”研究的另一位資深作者、霍華德休斯醫(yī)學研究所研究員、細胞和分子藥理學教授Jonathan Weissman博士說。
CRISPR是“Clustered regularly interspaced short palindromic repeats”（規(guī)律成簇間隔短回文重復）的縮寫，它是細菌用以保護自身對抗病毒的一個系統(tǒng)。CRISPR能夠整合來病毒的少量基因，像疫苗一樣發(fā)揮作用。細菌可以參考這一病毒庫來識別和攻擊病毒入侵者。
Lei Stanley Qi和同事們利用來自該系統(tǒng)的一種蛋白Cas9，作為他們能夠插入任何特異的RNA伴侶分子的底板。選擇的RNA作為一個銜接頭，決定了靶向基因組的位點。“能夠極其靈活和快速地將這一機器靶向新位點，”Lei Stanley Qi說。
這一研究小組使得該系統(tǒng)能夠在哺乳動物和細菌細胞中均發(fā)揮作用，現(xiàn)在他們正致力于提高它在哺乳動物，包括在人類細胞中的效率。他們的目標是將Cas9底盤與一種酶連接，使得該技術能夠開啟和關閉基因。
這樣的一個多功能工具能夠在重編程細胞再生醫(yī)學應用中證明它的價值。Lim實驗室長期致力于重編程免疫系統(tǒng)治療研究研究工作。
Lim說：“我們的想法是重編程細胞，讓其完成我們想讓它們做的事情。我們還仍然在解析基因組控制細胞重編程能力的秘密。”
