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新突破!高效率大规模基因编辑或将成为可能

Sue Xiao

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俄勒冈大学(University of Oregon, UO)的研究人员开发的一种新的基因编辑技术将以前需要数年进行的工作压缩到短短几天内,使他们能够在动物模型上进行新类型的研究。具体而言,这种技术允许生物学家通过实验来比较一个基因的多个版本,寻找导致特定性状的突变,并随着时间的推移跟踪它们的进化。

这种研究通常是确定与人类健康有关的突变或揭示人类疾病背后的机制的第一步。虽然针对细菌和酵母等单细胞生物的大规模基因编辑技术已经开发出来,但在动物身上实现如此大规模的基因编辑还是第一次。研究人员已经在秀丽隐杆线虫上试验了该系统,秀丽隐杆线虫是一种小型蠕虫,是生物学研究中很受欢迎的物种。俄勒冈大学实验室的研究生史蒂文森(Zach Stevenson)说,类似的方法最终会在其他实验室动物比如苍蝇或老鼠身上奏效。

另一名实验室研究员菲利普斯(Phillips)说:“对微生物DNA进行基因工程已经成为过去三十年生物技术革命的基础,但在动物系统中进行大规模的工程一直很困难。在我们实验室开发的新方法可以作为一个平台,以一种全新的方式,使用简单的动物作为合成生物学的基础,就像使用细菌和酵母一代一样。”

科学家们出于多种原因想要掌握能够同时产生多种基因突变的能力,比如,他们可能正在研究一种“可以使动物增强某种抗药性、耐活性或疾病抵抗力”的基因突变。为此,他们可能需要筛选一种基因的数十种甚至数百种可能的变异,以找到最有效的一种。但此前在动物身上进行的这类实验进度非常缓慢。

为了加快速度,史蒂文森和他的同事们设计了一种能够大规模地进行基因编辑、有效节省时间的方法,把这种方法命名为TARDIS,并用一种能让蠕虫产生抗生素耐药性的基因对TARDIS进行了测试,结果很成功,这让他们看到了TARDIS在生物学广泛应用的可能。

协助开发TARDIS的UO研究教授Stephen Banse表示:TARDIS在研究蛋白质之间的相互作用或细胞之间的信号传递方面可能特别有用,而这种相互作用通常与了解疾病有关,现在我们可以通过动物模型来实现上述研究。

该研究论文题为" High-Throughput Library Transgenesis in Caenorhabditis elegans via Transgenic Arrays Resulting in Diversity of Integrated Sequences (TARDIS)",已发表在bioRxiv上。主要作者为俄勒冈大学的Zachary Christopher Stevenson。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:DOI: 10.1101/2022.10.30.514301

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