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Science:“魔剪”CRISPR又立一功,这次跟腹泻有关

2016/08/22 来源:生物探索
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导读
日前,新一期的Nature及Science杂志上发表了多篇与基因编辑神器CRISPR相关的重要研究成果。本文中,小编先为大家介绍这一“魔剪”如何帮助科学们揭秘与腹泻相关的一种常见病毒的关键致病机制。


诺如病毒(norovirus)是在世界各地引发腹泻最常见的病毒,但目前科学家对它是如何感染人类,并导致疾病背后的机制依然知之甚少。这是因为,这种病毒在实验室中无法生长。值得庆幸的是,借助近几年快速发展的基因编辑技术,近日科学家终于有了重要的发现。

8月18日,发表在Science上的一项研究中,来自华盛顿大学和Broad研究所的科学家小组在CRISPR/Cas9技术的帮助下,鉴定出了诺如病毒入侵细胞所需的关键蛋白。

诺如病毒让人无奈的“专一”

事实上,诺如病毒有许多种,但每一种诺如病毒只限于感染一个动物物种。因此,人类诺如病毒无法感染生物医学研究中常用的任何物种,如小鼠、大鼠或兔子。人类诺如病毒甚至不能感染培养皿中的人类细胞。

2003年,科学家们发现了小鼠诺如病毒。这种病毒与人类诺如病毒的基因组非常相似,并且这两种病毒在电子显微镜下看起来也是相似的。然而,不能确定的是,这两种病毒的作用机制相关性如何。

CRISPR“神助攻”,发现了什么?

该研究的通讯作者Herbert W. Virgin博士带领的研究小组认为,如果他们能够找到诺如病毒感染“专一性”背后的原因,将有助于改善病毒感染动物模型的构建。研究人员希望借助基因编辑工具CRISPR/Cas9找到对小鼠诺如病毒感染至关重要的基因。

结果发现,当利用CRISPR/Cas9敲除一种称为CD300lf的基因时,诺如病毒失去了感染细胞的能力。这一基因编码了小鼠细胞表面的一种蛋白。研究人员相信,病毒是通过“抓住”这一蛋白进入细胞内的。

此外,研究还发现,当人细胞表面表达鼠CD300lf蛋白时,小鼠诺如病毒能够感染人类细胞并增殖。Virgin说:“小鼠诺如病毒在人类细胞中生长的很好。这表明,诺如病毒感染的物种限制与进入细胞的能力有关。”

另一个重要的发现是,小鼠诺如病毒感染细胞需要一个辅助分子,仅靠CD300lf是不够的。不过,研究小组还没有确定这一分子的“身份”。该研究的第一作者Robert C. Orchard说:“病毒需要辅助因子才能感染细胞,这种情况是不寻常的。也许,正是因为缺乏这种必要的辅助因子,科学家们才很难在实验室中培养人类诺如病毒。”

未来研究方向

目前,研究人员正致力于利用表达鼠CD300lf的人类细胞研究诺如病毒感染。这项工作为研究这种曾经让科学家们无可奈何的病毒提供了新的方法,也有望帮助开发治疗方案或相应的疫苗。

Virgin博士说:“由于人类诺如病毒不能在人类细胞系或者实验动物中生长,因此,科学家们不得不直接利用人来研究药物或者疫苗。如果能够先在动物模型中进行检测,或许会更好。”

备注:本文编译自sciencedaily,原标题“How norovirus gets inside cells: New clues”。

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