科学家说，最新的基因编辑技术，即主要的编辑技术，扩展了“遗传工具箱”，可以更精确地创建疾病模型和纠正遗传问题。佐治亚医学院的科学家仅在第二篇发表的关于素编辑的小鼠模型研究中报道，素编辑和传统的CRISPR都成功地关闭了与平滑肌细胞分化有关的基因，从而有助于增强器官和器官的力量和运动。血管。

但是，主要编辑仅剪切双链DNA的单链。CRISPR进行双链切割，可能会杀死细胞，并在工作位点以及整个基因组中随机产生意外编辑，基因组编辑，分子生物学家约瑟夫·米亚诺(Joseph Miano)博士和医学博士J.哈罗德·哈里森(J. Harold Harrison)说， MCG血管生物学中心的杰出血管生物学教授。

Miano说：“与传统的CRISPR相比，它实际上没有那么复杂，而且更精确。”事实上，它的成分要比改变游戏规则的基因编辑工具CRISPR少。

Miano是2013年使用CRISPR改变小鼠基因组的第一批科学家之一。两名科学家因其具有9年历史的CRISPR被授予2020年诺贝尔化学奖，该技术能够快速开发动物模型，并具有治愈镰刀状细胞等遗传疾病的潜力，并有可能减少诸如环境和遗传因素在起作用的癌症等疾病所造成的破坏。

原始编辑是最新的基因编辑技术，MCG科学家在《基因组生物学》杂志上报告说，他们能够使用它来去除平滑肌组织中的基因表达，这说明原始编辑具有创建细胞特异性基因敲除小鼠的能力。血管生物学中心的分子生物学家Xiaochun Long博士说，广泛的育种工作可能无法得出精确的模型。Miano和Long是这项新研究的通讯作者。

Long，Miano和他们的同事使用传统的CRISPR进行了比较研究，并对基因Tspan2或tetraspan-2(存在于细胞表面的一种蛋白质)进行了初步编辑。早在很久以前就发现Tspan2是平滑肌细胞分化中最突出的蛋白质，并且可能在心血管疾病中发生了突变。她还确定了培养细胞中该基因的调控区。但是，尚不清楚该调控区在小鼠中是否重要。

他们使用CRISPR在Tspan2启动子区域内的DNA片段中产生了微妙的变化，在这种情况下为三碱基变化，这是使基因控制区域失活的标准方法。DNA具有四个碱基对-腺嘌呤，胞嘧啶，鸟嘌呤和胸腺嘧啶-它们以不同的组合配对以组成我们，并且改变了基因编辑工具。

CRISPR在DNA中产生了一条双链断裂，经过三碱基改变，Tspan2基因在小鼠的主动脉和膀胱中不再打开。

然后，他们使用主要编辑功能进行单链断裂或切口切割，以及单碱基改变(就像我们体内发生的大多数基因突变一样)，发现这种微妙的改变也使Tspan2基因关闭了主动脉和膀胱，但没有CRISPR的附带损害。

Miano说：“我们正在尝试对单个核苷酸变化可能发生的情况进行建模。” “我们问了一个问题，我们是否要掺入单碱基取代，如果仅作一个碱基改变，Tspan2表达会发生什么变化?答案是它与传统CRISPR编辑的作用相同：它杀死了基因的表达。”

但是也存在重要的差异。使用CRISPR，他们发现了明显的“ indels”证据，即基因中碱基的插入或缺失，这是意想不到的，无论是在进行预期编辑的位点附近还是在其他地方。

发表的论文包括一个带有大量黑条的图表，阐明了使用CRISPR后多核苷酸(DNA和RNA的组成部分)消失了的地方。插入缺失是基因组编辑者努力避免的那些意料之外的变化，因为它们会造成基因表达和可能疾病的缺陷。米亚诺说，有了脱靶功能，您最终可能会用一种疾病替代另一种疾病。

但是通过主要编辑，他们基本上看不到Tspan2启动子区域或其他区域的插入缺失。

曼哈顿的一个图显示了使用这两种技术在所有染色体上的脱靶，CRISPR的天际线像真实的城市一样堆积，而主要的编辑天际线则相对平坦。

Miano说：“ Prime编辑是对DNA的较少干扰。它非常干净。” “这就是我们想要的：没有可检测到的插入缺失，没有附带损害。最重要的是，意外的后果要少得多，而且使用起来实际上并不那么复杂。”

传统的CRISPR具有三个组成部分：分子剪刀Cas9，将这些剪刀带到DNA精确位置的引导RNA和修复问题的修复模板。传统的CRISPR切割了DNA的两条链，这也可能在自然界发生，可能对细胞造成灾难性影响，必须迅速进行修复。

Prime编辑有两个分支，带有经过修改的Cas9(称为Cas9切口酶)，只能进行单链剪切。剪刀形成一个带有逆转录酶的复合体，称为“主要编辑器”，该酶可以使用RNA模板产生DNA片段，以替代引起疾病的突变问题片段。PegRNA或主要编辑指南RNA，提供该RNA模板，在需要工作的地方提供主要编辑，并有助于稳定DNA链，而DNA链通常是一对夫妇的一部分。

在修复目标DNA的带切口链的过程中，主要编辑器“复制”了包含程序化编辑的部分pegRNA，在这种情况下为单碱基替代，因此修复的链现在将带有单碱基编辑。Miano说，在创建疾病模型的情况下，这使科学家能够“偏向”修复，从而创建所需的突变。

化学生物学家David Liu博士，哈佛大学和麻省理工学院Merkin转化医学技术研究所所长，化学生物学家Richard Merkin教授兼主任，他的同事们开发了第一个跟随CRISPR的主要基因编辑技术。他们在2016年报道了碱基编辑技术，该技术使用的“碱基编辑器” Liu被描述为“铅笔，能够通过实际重新排列一个DNA碱基的原子而直接将另一个DNA字母改写为另一个字母”。Liu和他的博士后研究员Andrew Anzalone博士于2019年10月在《自然》杂志上首次报道了主要编辑。Liu是基因组生物学新发表的关于小鼠主要编辑的研究的合著者。

刘的原始编辑工作是在文化中完成的，其他人也证明了其在植物中的功效。米亚诺说，这更是原则上的证明。

MCG科学家希望更多的同事将开始在他们喜欢的基因中使用原始编辑来积累经验，并加快其在人类中的应用。

他们的长期目标包括使用安全，特定的基因编辑来纠正人类发育过程中的遗传异常，已知这些遗传异常会导致毁灭性畸形和心脏病等疾病，需要多次大手术来纠正。

Miano实验室的高级研究助理艾莉森·杨(Allison Yang)准备使用主要编辑功能对子宫内的罕见和致命性巨囊藻-微结肠-肠道蠕动综合征进行子宫内校正，这种综合征会影响膀胱和肠道的肌肉，因此您难以移动食物通过胃肠道并排空膀胱。在与CRISPR一起研究血管平滑肌细胞的早期工作中，Miano及其同事无意间创建了这种人类疾病的近乎完美的小鼠模型，该模型可以杀死婴儿。

众所周知，超导很容易被强磁场破坏。NIMS，大阪大学和北海道大学共同发现，即使施加强磁场，具有原子级厚度的超导体也可以保持其超导性。该小组还确定了这种现象背后的新机制。这些结果可能有助于开发抗磁场的超导材料以及由超导和磁性材料组成的拓扑超导体。

超导已用于各种技术中，例如磁共振成像(MRI)和高灵敏度的磁传感器。拓扑超导体是一种特殊类型的超导体，近年来受到了极大的关注。它们能够长时间保留量子信息，并且可以与磁性材料结合使用以形成量子位，从而使量子计算机能够执行非常复杂的计算。但是，强磁场或紧邻的磁性材料很容易破坏超导性。因此，需要开发一种抗磁场的拓扑超导材料。

该研究小组最近制造了铟的晶体膜，铟是一种常见的超导材料，具有原子级的厚度。然后，研究小组发现了一种新的机制，可以防止强磁场破坏这些薄膜的超导性。当磁场施加到超导材料上时，磁场与电子自旋相互作用。它使材料的电子能发生变化并破坏其超导性。但是，当将超导材料薄化为二维原子层时，该层中电子的自旋和动量耦合，导致电子自旋频繁旋转。这抵消了磁场感应的电子能量变化的影响，因此保留了超导性。磁场强度，超过此强度将消失(高达16-20特斯拉)，大约是公认的理论值的三倍。正如对普通超导材料所观察到的那样，它有望具有广泛的应用，并且既不需要特殊的晶体结构也不需要强的电子相关性。

基于这些结果，我们计划开发能够抵抗更强磁场的超导薄膜。我们还打算创建一种由超导和磁性材料组成的混合设备，这是开发拓扑超导体所必需的：拓扑超导体是下一代量子计算机的重要组成部分。

免责声明： 本文由用户上传，如有侵权请联系删除！

标签： 基因编辑