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CRISPR 技術再進化,可運用在 RNA 上了  

2016-07-24 00:54:41|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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news.mit.edu
來自美國麻省理工大學、布洛德研究所、美國國立衛生研究院、羅格斯大學與俄國斯科爾科沃科技研究院的科學家們共同合作,使新一代的 CRISPR 打破以往只能作用於 DNA 的限制,而能夠作用於 RNA。

這項創新將能夠開啟 CRISPR 在基因編輯技術上更多有利的新發展。在這之前,CRISPR 基因編輯技術早已以其具有方便、高效率及高靈活度的特性,成為現今生物科技多方關注的焦點,但先前的研究及運用都僅止於 DNA 的修改。當 CRISPR 不只能夠運用於 DNA 編輯,而是也能夠編輯 RNA 時,也就意味著這項技術未來可以對短時間非永久性的生理功能進行準確而有效的調控,很有可能超越目前一般所用的 RNA 干擾技術。

這項研究於近日發表於知名科學期刊 Science,由布洛德研究所 Feng Zhang 所帶領麻省理工麥戈文腦科學研究中心研究團隊、國立衛生研究院 Eugene Koonin 所帶領的研究團隊以及紐澤西州立羅格斯大學的 Konstantin Severinov 共同合作發表。他們找到一種被稱為 C2c2 的 RNA 導引酶(RNA-guided enzyme),能夠針對 RNA 進行降解。

研究團隊於 2015 發現 C2c2 這個自然界中細菌用來抵抗病毒入侵的 RNA 導引酶,是第一個被發現自然存在 CRISPR 系統中,且只能夠以 RNA 做為標的的導引酶。它能夠切開細菌細胞內特定序列的 RNA,這樣的特性也使得 C2c2 成為分子生物學研究中另一項重要的新工具。帶領美國國家衛生研究院基因演化研究團隊的資深作者 Eugene Koonin 就表示,透過 C2c2 的研究,使科學家們發現了一種新的細菌抵抗病毒的基本生物機制,未來與此相關的應用範圍非常廣泛。

在 CRISPR-Cas9 這個只作用於 DNA 的系統裡, 能夠對 RNA 產生作用的 C2c2 彌補了這個系統的不足之處。RNA 與 DNA 不同之處在於,DNA 在每個細胞中只有一份,就如同細胞證件的正本,而 RNA 則是根據這份正本文件取其需要的部分大量產生的副本,這些根據當下環境以及生物所需所製造的 RNA 訊息編碼就能做為細胞運作的操作說明,用於生產細胞所需的蛋白質或進行其他功能。C2c2 只作用於 RNA 的這項特性,也就代表了它能夠對特定 RNA 進行高產量的調控,對於細胞的基因與生理功能有非常多樣且寬廣的著力點,對於疾病的預防、治療以及了解都能有所貢獻。

目前最常見的基因抑制(knockdown)技術是利用小分子干擾 RNA(small interfering RNA,siRNA) 來抑制 RNA 的功能。 而以 C2c2 進行的 RNA 抑制有更多樣的運用,也更加精準。例如,在特定 RNA 序列之間再加入設計好的序列,藉此改變 RNA 的功能,轉譯出不同的蛋白質;或者利用 C2c2 在 RNA 上加上螢光標記以追蹤特定 RNA 的動向以及在細胞中的位置。

研究團隊已經利用 C2c2 針對某些位置刪除特定的 RNA 序列,以此降低對應的蛋白質產量。這項結果顯示,C2c2 已經能夠替代 siRNA 的功能,抑制特定的基因表達,並且提供未來的研究一個更方便有效的工具,讓原先只能針對 DNA 進行修改的 CRISPR 系統功能更加完整。

C2c2 的優點還不只於此,使用 C2c2 修改 RNA 的過程非常的簡單,只需要 C2c2 蛋白質和一個導引 RNA(guide),將它們的 DNA 也送入目標組織或細胞中就能進行。

這項研究的資深作者 Feng Zhang 同時身為布洛德研究所核心成員、麥戈文腦科學研究中心研究者以及 MIT 腦科學及認知科學助理教授。他認為 C2c2 對能夠開啟 CRISPR 相關研究應用新的視野,有著無限可能。研究團隊對於能夠將這項研究成果發展成為生命科學研究以及醫療研究應用的新平台也感到非常興奮。

除了做為一種功能強大的實驗技術,C2c2 最大的貢獻是能夠幫助我們了解更多 RNA 在細胞內的功能,以及 RNA 在疾病狀態下扮演的角色。


(Source:YouTube

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