CRISPR/Cas9,基因组编辑 中国实验动物信息网 2020-09-23 475

　　研究人员在一项新研究中，研究人员使用重组CRISPR/Cas9（一种新的创新基因编辑技术）将从小鼠组织中分离的成纤维细胞直接转化为神经。

　　2006年，日本京都大学高级医学科学研究所山中伸弥（Shinya Yamanaka）教授发现了一种将成纤维细胞从成年结缔组织返回未成熟干细胞的方法。这些所谓的人工多能干细胞（iPS细胞）仅在六年后就因其在研究和医学上的巨大潜力而获得山中伸弥教授的诺贝尔奖。从那以后，科学家发现了将一种类型的细胞转化为另一种类型的其他方法。这主要是通过引入“主开关”基因的各种其他副本来实现的，“主开关”基因是一种蛋白，它表达激活特定细胞类型所需的整个遗传网络。

　　目前，在这项新研究中，美国杜克大学的研究人员正在制定消除引入其他基因拷贝的策略。相反，转基因CRISPR/Cas9基因编程技术用于直接激活细胞基因组中已经存在的天然拷贝。相关发现于2016年8月11日在线发表在《 CellStemCell》杂志上，并针对通过CRISPR/Cas9转录激活因子将成纤维细胞转化为神经细胞的表观遗传基因座。它的标题为“重塑”。将这些早期发现与使用转基因CRISPR/Cas9方法将小鼠胚胎成纤维细胞转化为神经元的方法以及向宿主细胞基因组中永久添加新基因的方法进行了比较。我是。表示您将直接到达。转换过程更加完整和持久。这些神经细胞可用于建立神经系统疾病的模型，发现新的治疗方法，开发个性化的治疗方法，并在将来提供细胞疗法。

　　论文的通讯作者，生物分子与组织工程中心主任以及生物医学工程副教授Charles Garsbach博士说： “这项技术在科学研究和医学中有许多用途。例如，我们对药物的反应方式令人印象深刻。深刻。从伦理上讲，它可以作为大脑活检来测试神经元。但是，如果您可以从手臂上取走皮肤细胞，将它们转变为神经，并用药物组合治疗，则*佳的个性化治疗将由法律决定。“

　　是本文的主要作者。研究生约书亚·布莱克（Joshua Black）是格斯巴赫研究所的稳定神经元，与人体的实际神经元非常相似，这是该领域的主要障碍。

　　1950年代，英国发育生物学家康拉德·沃丁顿教授（Conrad Waddington）提出，不成熟的干细胞可以分化成某些类型的成年细胞，它们从山脊滚动到许多山谷。选择沿的坡度的每条路径时，*终目的地的选择将越来越少

　　如果要更改此目的地，一种方法是将单元垂直返回到山顶。这个想法是将单元重新编程为iPS单元。另一种选择是将单元水平爬上一个小山，然后直接进入另一个山谷。

　　Gasbach：如果您可以特异性激活所有神经元基因，则不必攀登这座山。“这是由一种在细胞中产生大量蛋白质（称为主转录因子）的病毒完成的。 ..这些蛋白质存在于不同类型的细胞中，与基因组上的数千个位点结合并激活靶细胞内的特定遗传网络。但是，这种方法也有一些缺点。布莱克说：“*好是暂时发出信号并稳定地改变细胞类型，而不是通过病毒永久引入现有基因的额外拷贝。”能够。需要对细胞的遗传程序进行非常特定的更改。 “

　　在这项新研究中，Black，Gersbach和他的同事对CRISPR/Cas9进行了基因修饰。不是使用带有这些额外基因副本的病毒，而是使用了技术使用了三个基因Brn2、 ，Ascl1和Myt11被正确激活，并且这些控制神经元基因网络的主转录因子自然生成。

　　研究人员首先将细菌防御系统CRISPR/Cas9与基因激活剂结合。可以识别出目标片段，但目标片段没有被切割，但是当被基因激活剂激活时，目标片段保持完整。重组CRISPR/Cas9系统被注入小鼠胚胎成纤维细胞中，测试结果表明，当被激活时，这三个神经瘤转录因子基因在被激活时均能强烈激活神经元基因。 Garthbach说，这使得这些成纤维细胞可以携带神经元的典型电信号，此外，这些细胞还可以与CRISPR/Cas9结合去除基因激活剂。 “将具有表达这三种主要转录因子的基因的病毒引入细胞后，这些细胞的行为就像神经元。”

　　这些实验证实了这种基因改造的CRISPR/Cas9技术在小鼠大脑和神经元的后部程序中产生的靶基因，在组织匹配中自然会发现神经系统的迹象。解释说。“该病毒用于引入其他基因的拷贝以产生大量的这些转录因子，但是这些基因的天然拷贝产生的蛋白质很少。我会。相比之下，这种经过基因改造的CRISPR/Cas9方法通常不会产生许多转录因子，但是这些转录因子是由正常的染色质位点产生的。这是当这些基因被稳定激活时发生的主要区别。激活基因开关以更改细胞类型。布莱克表示，下一步是将这种方法扩展到人体细胞，提高技术效率，并为其他墙壁打开障碍。它可以用于构建特定的疾病模型以消除这种情况。

　　格斯巴赫说：“通常，它可以将神经元制造到人体之外，然后将它们移植到大脑中。您可以想象帕金森氏病和其他神经退行性疾病的治疗，但是您可以达到这一点。如果没有，这种方法将继续在实验室中用于支持更好的治疗方法的开发。“