2016年08月21日訊 在一項(xiàng)新的研究中
這種模擬記憶儲(chǔ)存系統(tǒng)---首先能夠在人細(xì)胞中記錄事件的持續(xù)時(shí)間和/或強(qiáng)度---可能也能夠允許科學(xué)家們研究干細(xì)胞在胚胎發(fā)育期間如何產(chǎn)生多種組織,細(xì)胞如何對環(huán)境條件作出反應(yīng)以及它們?nèi)绾伟l(fā)生導(dǎo)致疾病產(chǎn)生的基因變化
Lu說
模擬存儲(chǔ)器
包括Lu在內(nèi)的很多科學(xué)家已開發(fā)出多種方法在活細(xì)胞中記錄數(shù)字信息
。他們利用重組酶對細(xì)胞進(jìn)行編程Lu和其他的科學(xué)家之前設(shè)計(jì)出方法在細(xì)菌中記錄模擬信息
在當(dāng)前的這項(xiàng)研究中
,由MIT開發(fā)出的這種新方法是基于基因組編輯系統(tǒng)CRISPR-Cas9實(shí)現(xiàn)的,其中這種系統(tǒng)是由一種DNA切割酶Cas9和一種引導(dǎo)這種酶結(jié)合到基因組特定位點(diǎn)上并指導(dǎo)它在這個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行切割的短鏈RNA---也被稱作向?qū)NA(gRNA)---組成的。CRISPR-Cas9被廣泛地用于基因編輯
,但是Lu團(tuán)隊(duì)決定對它進(jìn)行改編用于記憶儲(chǔ)存。在最初進(jìn)化出CRISPR-Cas9的細(xì)菌中,這種基因組編輯系統(tǒng)記錄過去的病毒感染,這樣細(xì)菌細(xì)胞就能夠識(shí)別和抵抗再次入侵的病毒。Perli說,“我們對這種CRISPR-Cas9系統(tǒng)進(jìn)行改編以便在人基因組中儲(chǔ)存信息
?div id="4qifd00" class="flower right">當(dāng)利用CRISPR-Cas9對基因進(jìn)行編輯時(shí),研究人員構(gòu)建出能夠匹配宿主基因組中靶序列的gRNA
。為了進(jìn)行記憶編碼,他們采取一種不同的方法:他們設(shè)計(jì)出識(shí)別編碼這種gRNA的DNA序列的gRNA,從而產(chǎn)生他們稱之為“自我靶向的gRNA(self-targeting guide RNA)”。在這種自我靶向的gRNA的引導(dǎo)下
,Cas9切割編碼這種gRNA的DNA序列通過細(xì)胞內(nèi)的感應(yīng)器檢測特定生物事件發(fā)生來調(diào)節(jié)Cas9或自我靶向的gRNA的活性
比如
Perli說
,“這就是我們一直在尋找的模擬行為:當(dāng)增加TNF-α的接觸時(shí)間或數(shù)量時(shí),就能夠增加突變發(fā)生的數(shù)量?div id="d48novz" class="flower left">Cui說,“再者
,我們想要在活的動(dòng)物體內(nèi)測試我們的系統(tǒng)。能夠在小鼠的活細(xì)胞中記錄和提取信息能夠有助解答有意義的生物學(xué)問題?div id="d48novz" class="flower left">大多數(shù)突變導(dǎo)致這種DNA序列發(fā)生部分缺失,因此研究人員讓他們設(shè)計(jì)的gRNA長度比通常的20nt(20核苷酸)要長
,因此它們不會(huì)變得太短而不能發(fā)揮功能。長40nt的DNA序列比人細(xì)胞記錄一個(gè)月發(fā)生的事件所需的足夠長的DNA序列還要長,而且研究人員還設(shè)計(jì)出長70nt的DNA序列,它們能夠被用來記錄更長時(shí)間發(fā)生的生物學(xué)信號(hào)。追蹤發(fā)育和疾病
研究人員也證實(shí)他們能夠通過導(dǎo)入多種自我靶向的gRNA對人細(xì)胞進(jìn)行基因改造,使得它們同時(shí)檢測和記錄至少兩種生物學(xué)事件
。每種gRNA與一種特定的事件相關(guān)聯(lián),而且僅當(dāng)這種事件發(fā)生時(shí)才產(chǎn)生。在這項(xiàng)研究中,研究人員證實(shí)他們能夠記錄抗生素強(qiáng)力霉素和一種被稱作IPTG的分子的存在。研究人員說
,這種方法當(dāng)前最有可能被用來研究人細(xì)胞、組織或工程器官。通過對人細(xì)胞進(jìn)行編程使得它們記錄多種事件,科學(xué)家們能夠利用這種系統(tǒng)監(jiān)控炎癥或感染,或者監(jiān)控癌癥進(jìn)展。它也可能被用來追蹤干細(xì)胞在動(dòng)物從胚胎發(fā)育到成年時(shí)如何產(chǎn)生不同的組織。Perli說,“利用這種技術(shù)
,你能夠擁有不同的存儲(chǔ)寄存器來記錄細(xì)胞接觸到的不同信號(hào),而且你能夠觀察到這種細(xì)胞接收到的每種信號(hào)的持續(xù)時(shí)間或強(qiáng)度。這樣你能夠更加接近一步理解在發(fā)育中發(fā)生什么?div id="4qifd00" class="flower right">本文地址:http://www.mcys1996.com/jiankang/303799.html.
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