基因组工程新技术快速测试数千种基因突

                            

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俄勒冈大学(UO)研究人员开发的一种全新的基因增强方法将之前多年的劳动压缩到几天内,使新的分析在动物方式中可行。它将使生物学家能够进行实验,评估基因的许多变异,寻找导致特定特征的突变并监测它们随时间推移的进化。

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作者:kope

这种分析通常是找出与人类福祉相关的突变或揭示人类疾病背后的机制的主要步骤。虽然已经为微生物和酵母等单细胞生物开发了大规模基因增强技巧,但这是第一次在动物中以这种规模进行。

CRISPR和TALEN

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年8月27日,美国科学家借助基因组技术CRISPR-Cas9,制造出了第一种爬行动物——一些小型白化蜥蜴,这是该技术首次用于爬行动物。由于白化病患者经常有视力问题,因此,最新突破有助于研究基因缺失如何影响视网膜发育。

年12月11日,日本厚生劳动省通过其国内首个基因组技术食品的销售申请。这种西红柿,含有更多营养成分γ-氨基丁酸,预计最早将于年上市销售。领导研究的筑波大学教授江面浩说,基因组技术能大幅缩短作物品种改良时间,可以将原来需要10年的品种改良时间缩短到约1年半。

未来的一个重要目标必须是提高核酸酶的安全性和特异性,提高检测脱靶事件的能力,掌握预防方法。CRISPR的简易性和低成本,使得其获得广泛的研究和应用。由于其精确性和效率,CRISPR和TALEN都有望成为大规模生产中的选择。

方法相同

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菲利普斯说:在过去三年中,微生物DNA的基因工程一直是生物技术革命的前提,但是在动物技术中大规模地做到这一点很麻烦。我们实验室开发的全新策略可以为一种全新的方法提供一个平台,该方法利用简单的动物作为人工生物学的前提,与微生物和酵母用于技术的方法相同。

有很多解释为什么科学家可能需要有能力毫不拖延地创造许多基因突变。举个例子,他们可能正在寻找一种突变,这种突变可能使动物能够证明某种特定药物,或者更高,能够在确定的情况下生存,或者更不容易生病。他们可能必须在基因上显示数十甚至大量可行的变异,以搜索出最方便的变异。

这些实验在动物身上是艰苦的渐进式的。每个突变压力,一组具有特定基因修饰的蠕虫,都应该单独设计。制造一个突变体“通常需要7到10个小时的动手时间,”史蒂文森说。利用这个新系统,对于创造三个或4个突变的类似劳动,你可能会做出成千上万个突变。

“打包压缩”

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为了加快问题,史蒂文森和他的同事设计了一种解决方案,将大量甚至个可行的突变压缩到一个“库”中。当蠕虫繁殖时,突变“库”会扩展,每个后代会从“库”中随机选择一本“书”来完成目标基因,并激活基因,结果他们获得了一群拥有随机选择基因突变的蠕虫。

这种设计意味着,作为单独注射许多具有完全不同的基因变异的特定人蠕虫的替代方案,研究人员可以将整个突变库注入一个蠕虫中。在每个后代中,将随机选择突变库中的一名向导来完成被聚焦的基因。当基因库中的某个阶段滑入时,它会使基因活跃起来,就像翻转交换以完成电路一样。一组蠕虫,每条蠕虫都有完全不同的随机选择的基因突变。

继续探索

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研究人员将他们的方法命名为TARDIS——它代表导致内置序列范围的转基因阵列。就像虚构的TARDIS一样,蠕虫“在内部更大,”史蒂文森说。研究人员用一种提供蠕虫抗生素抗性的基因检查了TARDIS。然而,他们通常看到生物学的广泛目的,以及不同人体模型生物的分析。

科学家们一直希望拥有同时创造许多基因突变的能力,因为在寻找使动物对特定药物产生耐药性的突变、帮助动物更好生存的突变或更不易感染某种疾病的突变时,可能需要筛选数十甚至数百种可能的基因突变,才能发现最有效的突变。它可能特别有助于找出蛋白质之间的相互作用或细胞之间的信号传导,这种相互作用有时与理解疾病有关,研究人员表示将在动物人体模型中继续探索。

参考资料:

DOI:10./.10.30.

注:本文旨在介绍医学研究进展,不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导,医院就诊。

    


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