Cell:张锋博士发布CRISPR重要研究成果
生物通 · 2014/09/27
来自Broad研究所和麻省理工学院的研究人员构建出了一种新的小鼠模型,简化了CRISPR-Cas9系统在体内基因组编辑实验中的应用。研究人员成功利用这一新型“Cas9小鼠”模型编辑了各种细胞类型中的多个基因,并构建出了最致命的一种人类癌症——肺腺癌的模型。


张峰 

来自Broad研究所和麻省理工学院的研究人员构建出了一种新的小鼠模型,简化了CRISPR-Cas9系统在体内基因组编辑实验中的应用。研究人员成功利用这一新型“Cas9小鼠”模型编辑了各种细胞类型中的多个基因,并构建出了最致命的一种人类癌症——肺腺癌的模型。

他们已将这一小鼠提供给科学团体,当前有十多家机构的研究人员正在利用它。在发表于本周《细胞》(Cell)杂志上的一篇论文中,研究人员描述了这一新模型以及它在肿瘤学中的初步应用。


麻省理工学院McGovern脑研究所助理教授、Broad研究所核心成员张锋(Feng Zhang)博士和麻省理工学院Koch综合癌症研究所Phillip Sharp教授是这篇论文的共同通讯作者。

近年来,遗传研究发现了基因与各种疾病之间成千上万的联系。为了证实一种特定的基因在疾病形成中起作用,研究人员需要一种方法来扰乱它,或是关闭,或是开启,或以别的方式来改变基因,从而研究其效应。

CRISPR-Cas9基因组编辑系统是当前可用来在基因组中生成这些改变的最方便的方法之一。这一工具已被用来在体外测试突变的效应,而现在有可能可以利用这一工具在完整的生物系统中研究基因的功能。

CRISPR-Cas9系统依赖于两个关键特征来编辑基因组:Cas9,这一“切割”酶能够切割DNA;和将Cas9引导至基因组中目的DNA靶点的导向RNA序列。但Cas9给体内应用提出了一些传送方面的挑战。

张锋实验室研究生Randall Platt 说:“通过给小鼠装备Cas9,我们减轻了传送负担。无论是借助病毒或纳米抗体,这都为传递其他的元件腾出了空间,使得有可能同时突变多个基因,甚至是精确改变DNA序列。”Platt和Sharp教授实验室博士后研究人员陈思迪(Sidi Chen,音译)是这篇论文的共同第一作者。

能够同时扰乱多个基因对于研究复杂疾病尤其有用,例如在癌症中有可能是一个以上的基因发生突变驱动了疾病形成。为了证实在癌症研究中的潜在应用,作者们利用这一“Cas9小鼠”模拟了肺腺癌。以往,科学家们利用动物模型开展研究工作不得不一次敲除一个基因,或是让动物模型杂交来生成携带所需遗传修饰的动物,这一过程具有挑战且颇为费时。

张锋说:“这一‘Cas9小鼠’使得研究人员能够更为容易地在体内扰乱多个基因。开发这一小鼠的目的在于使得研究人员能够更快速地筛查与疾病和正常生物学过程相关的一长串基因名单。”

研究人员还发现,可以抽提出来自这一“Cas9小鼠”的细胞用于实验室实验,甚至从小鼠中分离出这些表达Cas9的细胞后,可以利用它们来编辑免疫树突状细胞,使得研究人员能够利用不容易获得,往往缺乏保存期的细胞来开展这样的试验。

论文的共同作者、Broad研究所核心成员、麻省理工学院生物学副教授Aviv Regev说:“我们利用免疫细胞证实了这一点,利用它们表达Cas9这一事实,借助于这一小鼠我们能够对只能存活数天的细胞开展实验。没有Cas9表达,我们不会有充足的时间让CRISPR系统发挥它的魔力。Regev利用小鼠调查了树突状细胞。

Regev说:“遗传操控是我们研究复杂回路最重要的工具之一,这一‘Cas9小鼠’将帮助我们更有效地做到这一点。”

“Cas9小鼠”一直存放在Jackson的实验室,应需求提供给整个科学界。

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