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在体内轻松帮助CRISPR开启和关闭基因的小工具

CRISPR有一种能力,它可以使它在基因修复之外发挥作用。CRISPR可以精确定位特定的基因,

斯坦福大学生物工程助理教授Lacramioara Bintu说:“我们所做的是将CRISPR连接到纳米抗体上,以帮助它在到达DNA的正确位置时执行特定的操作。”

她的实验室最近利用这种组合技术将CRISPR从一把基因编辑剪刀转化为一种纳米级的控制剂,这种控制剂可以像光开关一样开关特定的基因,从而启动或停止细胞内某些健康相关蛋白质的流动。

她的团队在《Nature Communications》杂志上描述的新技术可以使研究人员在表观遗传学领域探索新的治疗应用——即研究基因在细胞内的行为。

正如Bintu所解释的,人体的每个细胞都有相同的DNA——一个完整的基因补体——但并不是每个细胞中的每个基因都被打开。有些细胞有特定的基因,告诉细胞产生特定的蛋白质。有时,就像遗传疾病一样,基因开启关闭的转变中事情会出错。Bintu实验室的新工具有可能纠正这些错误。

新的工具比剪刀更复杂,因为普通的CRISPR不能在不破坏DNA的情况下控制基因的开启和关闭。为了在不损害DNA的情况下做出改变,CRISPR需要其他大而复杂的蛋白质(称为“效应器”)的帮助。新组合工具在CRISPR找到了正确的基因时,通过效应器可以翻转开关。

“但是这些效应分子通常都太大了,不容易进入细胞用于治疗,”论文第一作者、博士生Mike Van说。“更为复杂的是,多个效应器通常组合使用以有效调节特定细胞行为,使得CRISPR效应器组合更大,因此更难传递。”

为了绕过这个障碍,Bintu的研究小组转向了纳米抗体这类更小的蛋白质。但纳米抗体不能作为效应器的替代物。取而代之的是,它们的行为就像一个小钩子,用来捕捉已经在细胞内游动的效应器。选择合适的纳米抗体,它将招募合适的效应器来完成转换任务。

这项新技术可用于纠正表观遗传缺陷,而无需将CRISPR与大效应子结合。

此时,该技术正处于概念验证阶段。下一步,研究小组将对数百万个潜在的纳米抗体进行分类,并开始研究如何将它们连接到CRISPR上,从而针对特定的表观遗传缺陷。

原文检索:Nanobody-mediated control of gene expression and epigenetic memory


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