Carrpr,基因编辑的超级英雄,刚刚更加超级。

在上周发布的三项研究中科学该公司在全球领先的CRISPR实验室中推出了一些极具创意的新技术,将这个能手编辑转化为病毒侦探,或将目光敏锐的历史学家将一个细胞的整个历史记录成DNA。

像CRISPR一样,新技术被称为可爱的缩略语,如相机DETECTR,《神探夏洛克》。CRISPR突破性应用的突然爆发清楚地表明,科学家们还远未探索完这项技术所能提供的所有潜在应用。

要将CRISPR转变为真正的多工具,团队获得了创意:相机,细胞记录器,DNA的戒指作为读出的细胞历史 - 所说,暴露于抗生素或毒素。

与之相反,夏洛克加入了“牺牲性”RNA分子,这些RNA分子在病毒或癌症DNA存在时被切断,从而产生阳性信号。这在纸条上显示为蓝线,很像验孕棒。

它强调了人们利用发现的真正创造性的方式克里普尔克建立这些合成途径,“博士博士博士是加州大学的蛋白质工程师伯克利没有参与研究。

细胞记录器

飞机黑盒子是调查人员的珍贵资源,当航班时出现。同样,科学家长期希望蜂窝时间机器能够在细胞寿命的辐射,药物洒水的救导中的事件,或者将健康细胞推向患病状态的内部动肿块中的蜂窝时间机器。

什么是记录小区历史的更好的方法而不是DNA?

在哈佛大学,David Liu博士利用Crispr准确的DNA剪裁能力,并开发了“分子历史学家”所谓的相机-Short用于CRISPR介导的模拟多事件记录装置(一口)。

这是它的工作原理。首先,在细菌细胞中,团队调整了CrispRP的指导分子 - “指南”RNA - 因此它只会在触发后踢进作用:说,抗生素或其他化学攻击。一旦活跃,指南RNA就会向CAS9,CRISPR剪刀,到目标位置。没有导向RNA,没有切碎的作用。

除了改良的CRISPR系统,该团队还给细胞增加了两个额外的DNA片段,编码在称为质粒的环状DNA中。正常情况下,细胞表达两个质粒的比例是稳定的。但是一旦引导RNA被激活,它(和Cas9)就会继续行动只有一个然后把它吃掉,留下其他完整的。

通过这种方式,团队可以容易地测量两种质粒的比例。使用该系统,该团队能够检测到细胞是否被四环素治疗,常见的抗生素。

但第一个系统只在细菌细胞中起作用。Liu和他的团队进一步开发了第二款相机,使用了改良的Cas9。这些剪刀不是剪掉一个目标基因,而是找到一个特定的DNA字母并与另一个交换。

和以前一样,这个系统只会对特定的信号做出反应——药物、营养物质、光线,甚至是细胞的信号分子,比如那些与癌症有关的分子。记录器不仅记录了信号的存在;通过读取交换的DNA字母,该团队还可以确定其持续时间和强度。

与上一代小区录音机不同,刘的系统非常敏感,只需几十个细胞产生强信号。2014年,麻省理工学院的Timothy Lu博士开发了一种类似的记录仪。数量级“更多的细胞具有较差的信噪比。

相机还拥有其他有用的功能。例如,它可以同时记录多个信号。还可以使用将质粒比率重置回基线的药物擦拭数据。

陆的印象。他说,新的工作是“真的很美的东西和an。重要提前。“虽然任何医疗应用都是漫长的方式,但系统可以帮助检测环境污染物或帮助科学家追踪将干细胞,肌肉或其他细胞类型转化为神经元,肌肉或其他细胞类型的多样化分子信号。

病毒猎人

另外两项研究探索了将CRISPR变为敏感的一步诊断工具的方法。

DETECTR利用Cas9不太出名的表亲Cas12。

和Cas9一样,Cas12跟随一个引导RNA指向一个目标并将其切割。

但剪刀不会停止那里。由Jennifer Doudna博士领导的团队,UC Berkeley的CRISPR先驱,令人惊讶地发现,在切割其预期目标后,CAS12仍然活跃 - 它立即捕获单链DNA分子进行破坏。

为了利用这种特殊的活性,研究小组在他们的引导rna中加入了分子霓虹信号,一旦Cas12被激活,这些rna就会发出亮绿色的光。

在概念上,他们设计了几种引导RNA,其与不同的人乳头瘤病毒(HPV)菌株,其中几种引起宫颈癌。在不同病毒菌株的汤中,该转速系统能够梳理两种特别危险的HPV菌株。

“这种蛋白质是一种强大的工具,可以检测各种来源的DNA,”研究作者Janice Chen。“我们希望推动技术的极限,这可能适用于任何有DNA组分,包括癌症和传染病的诊断情况。”

不足之处?CAS12的过热量可能会限制其用于治疗的用途遗传疾病的人。Editas,一个crispr初创公司,已经获得了许可的CAS12为了进一步发展,发现可以对他们的野心施加阻碍。

话虽如此,将Cas12作为一种基因编辑疗法抛弃可能还为时过早。虽然人类DNA确实会变成单链DNA(因此成为Cas12的目标),但这种酶主要与基因组DNA结合。这限制了它在细胞中漫游寻找潜在单链目标的能力,解释冯章博士在广泛的研究所,该研究所还在上周发表了一种基于Crispr的病毒检测系统被称为Sherlock。

基于2017年首次开发的系统,SHERLOCK-Specific高灵敏度Reporter解锁系统使用Cas13作为其切削工具。Cas13也有一个狂野的连胜,在它摧毁原来的目标后进入超速运行。

用Sherlock,Zhang及其同事在“牺牲”RNA分子中,产生一旦切割的信号。在病毒DNA或RNA-比如Zika,埃博拉或登革热病毒-13骰子病毒靶牺牲RNA,从而释放正信号。

Sherlock 2.0,网上发布上周在科学, 是100次比原版更敏感,并可以立即检测到四个不同的目标。

它在现场使用中也是非常实用的:所有的试剂都被绑定在一个纸条上,纸条被浸入到测试样品中。如果出现一条线,则表明检测呈阳性——不需要昂贵的专业仪器。

Sherlock-纸 - 测试条 - 麻省理工学院 - 哈佛
这是夏洛克纸测试条的集合。(左)未使用的纸条。(中间)纸张测试显示负夏洛克读数。(右)纸张测试显示正夏洛克读数。图像信用:张实验室,广东麻省理工学院和哈佛大学

和《侦探》一样,这让夏洛克在疾病爆发时特别有用。这项技术可以很容易地修改以追踪血液中的其他DNA分子,例如那些通常与癌症或衰老细胞有关的DNA分子。

研究,研究增加了越来越多的研究趋势,热衷于探索CRISPR应用超越基因治疗。与基于crispr的疗法(需要多年严格的安全性和有效性测试)相比,这些“替代”用途可能会以更快的时间悄然进入科学和诊断的主流。

尽管CRISPR的新技术仍有待实地测试,但专家们充满了希望。188体育365

“真正的力量是下次发生的事情,”野蛮的。“现在,杀手应用程序仍然会来。”

图片来源:Anasta/shutterstock.com.

范雪来,神经科学家,科学作家。她在不列颠哥伦比亚大学(University of British Columbia)完成了神经科学博士学位,在那里她开发了神经退化的新疗法。在研究生物大脑的过程中,她迷上了人工智能和所有的生物技术。毕业后,她搬到加州大学旧金山分校(UCSF)研究让衰老大脑恢复活力的血液因子。她是…

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