CRISPR基因編輯技術(shù)正在成為瑞士軍刀的基礎(chǔ)。遺傳學(xué)研究似乎只受到他們想象力的限制。他們創(chuàng)造了CRISPR應(yīng)用——以極快的速度進(jìn)行DNA檢測。干細(xì)胞創(chuàng)造和拯救世界巧克力供應(yīng)只是CRISPR在最近幾個(gè)月證明能夠完成的一些任務(wù)。
麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)和哈佛大學(xué)化學(xué)與化學(xué)生物系的科學(xué)家宣布的最新派對技巧是成為蜂巢黑匣子記錄器。
被稱為CAMERA1的記錄器系統(tǒng)可以跟蹤單元中事件的順序和持續(xù)時(shí)間。作者證明，該系統(tǒng)可以記錄細(xì)胞環(huán)境中的刺激，如接觸病毒和抗生素。這項(xiàng)技術(shù)的最終目標(biāo)是使用記錄器更好地理解復(fù)雜的細(xì)胞過程，例如將基因表達(dá)成蛋白質(zhì)。燈光，攝像機(jī)，動(dòng)作
這項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的研究使用了CRISPR的Cas-9酶，這是一種基因剪刀，可以在預(yù)定的點(diǎn)切割DNA。剪刀的目的是用一小塊叫做導(dǎo)向RNA的遺傳物質(zhì)來切割細(xì)菌細(xì)胞DNA。這使得研究人員能夠插入質(zhì)粒，即DNA的小環(huán)。研究人員已經(jīng)對其中一些質(zhì)粒進(jìn)行了基因改造，使Cas-9靶向它們。
當(dāng)Cas-9切割DNA時(shí)，哺乳動(dòng)物細(xì)胞通常有一個(gè)固定的斷裂修復(fù)機(jī)制，盡管有時(shí)在這個(gè)過程中會(huì)出錯(cuò)(科學(xué)很容易使用)。在這項(xiàng)研究中，使用的細(xì)菌細(xì)胞沒有這種修復(fù)機(jī)制，這意味著目標(biāo)質(zhì)粒被降解。研究人員最終的基因改變是確保宿主細(xì)胞只有在特定抗生素存在的情況下才開始產(chǎn)生Cas-9。
添加抗生素并通過細(xì)菌細(xì)胞檢測以產(chǎn)生Cas-9。該酶開始切割對Cas-9敏感的質(zhì)粒，同時(shí)保持其他質(zhì)粒完整。然后靶向質(zhì)粒降解，這意味著作者只需要監(jiān)測兩類質(zhì)粒的相對水平即可獲得讀數(shù)，其中抗生素濃度和持續(xù)時(shí)間的增加意味著Cas-9質(zhì)粒相對較少。
這個(gè)讀數(shù)非常敏感。研究人員可以檢測到幾十個(gè)細(xì)胞組成的微小群體發(fā)出的信號。作為最后一個(gè)興趣，作者開發(fā)了一種技術(shù)，可以重置改變的質(zhì)粒比率，這意味著可以從同一細(xì)胞獲得多個(gè)記錄。
CRISPR縫紉剪刀
作者不止于此。第二個(gè)設(shè)備CAMERA2使用另一種CRISPR方法更精細(xì)地改變單個(gè)基本字母的DNA，將剪刀縫到CAMERA1的粗糙鐮刀上。這種基本的編輯方法是劉和他的團(tuán)隊(duì)在2016年開發(fā)的。以這種方式編輯DNA有損傷細(xì)胞的風(fēng)險(xiǎn)。為了防止這種情況，系統(tǒng)建立了一個(gè)系統(tǒng)，使基本編輯器只在一個(gè)被稱為“安全港”基因的特定基因中工作，這是一個(gè)沒有細(xì)胞損傷風(fēng)險(xiǎn)的測試點(diǎn)。
該系統(tǒng)可以記錄多達(dá)四種刺激和刺激的確切順序。第二個(gè)系統(tǒng)經(jīng)過修改，完全不需要質(zhì)粒，直接監(jiān)測細(xì)胞基因組的變化，從而適用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞。
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