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團隊找到了查看活細胞內(nèi)基因的方法

2019-06-29 08:58:53 ? 來源：

對于Mazhar Adli來說，在電腦屏幕上翩翩起舞的小點綴就是夢想的實現(xiàn)。那些實時移動的熒光點將以前所未有的方式闡明我們對人類基因組，癌癥和其他遺傳疾病的理解。

弗吉尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子遺傳學(xué)系的Adli開發(fā)了一種跟蹤活細胞內(nèi)基因的方法。他可以將它們設(shè)置為發(fā)光并觀察它們在三維空間中的移動，這使得他可以像星圖一樣記錄上面的移動天空。就像月亮影響潮汐一樣，基因的位置會影響它們的效果;因此，基因位置的3D地圖可以使科學(xué)家對我們的基因如何工作和相互作用以及它們?nèi)绾斡绊懳覀兊慕】涤懈鼮閺?fù)雜的認識。

“這已成為很長一段時間的夢想，”阿德利說。“我們能夠?qū)D像基本上，我們要實時，基因組中的任何區(qū)域的活細胞。它精美的作品。......與傳統(tǒng)的方法，這是金標準，基本上你將永遠無法得到這種數(shù)據(jù)，因為你必須殺死細胞才能獲得成像。但在這里，我們正在活細胞中實時進行。“

了解DNA

DNA通常被描述為以直線伸展的整齊鏈。但實際上，我們的DNA在細胞核內(nèi)聚集起來，就像煮熟的意大利面條一樣。“我們有兩米長的DNA被折疊成一個細胞核，這個細胞核非常小，以至于它們中有10,000個能夠貼在針尖上，”Adli解釋道。“我們知道DNA不是線性的，而是形成這些環(huán)，這些大的三維環(huán)。我們希望基本上對這些相互作用進行成像，并了解基因組在三維空間中的組織方式，因為這在功能上很重要“。

他指出，將DNA視為一條整齊的線，可能會對基因相互作用產(chǎn)生誤解。在線性圖中相距很遠的兩個基因在細胞核內(nèi)折疊時實際上可能非常接近，這可能會影響它們的作用。他使用了一個地圖類比：“這就是我們?nèi)绾蜗嘈乓粋€似乎在洛杉磯的元素正在調(diào)節(jié)弗吉尼亞州的一個元素 - [當DNA被折疊起來時，它們實際上并不是那么遙遠。”

Adli與UVA和加州大學(xué)伯克利分校的同事一起開發(fā)的新方法使用CRISPR基因編輯系統(tǒng)，該系統(tǒng)在科學(xué)界已經(jīng)證明是一種感覺。研究人員用熒光蛋白標記特定的基因組區(qū)域，然后使用CRISPR進行染色體成像。如果他們想要，他們可以使用CRISPR來打開和關(guān)閉基因，使用成像方法來查看會發(fā)生什么。

這種新方法克服了基因成像的長期局限性。“我們被告知我們永遠無法做到這一點，”阿德利說。“有一些方法可以讓你看到三維組織。但是你在數(shù)億個細胞上進行了這個實驗，你必須殺死它們才能做到。在這里，我們可以看一下單細胞水平，細胞還活著，我們可以拍攝內(nèi)部發(fā)生的事情。“

他說，為了殺死它們而種植細胞的生意既費時又難以弄清楚其內(nèi)部的DNA發(fā)生了什么。這就像試圖通過觀察游戲的模糊圖片來弄清楚足球的規(guī)則。另一方面，Adli的新方法讓他坐下來實時觀看戲劇。“這是一件非常令人興奮的事情，”他說。

Adli和他的團隊在科學(xué)期刊Nature Communications的一篇文章中描述了他們的新方法，并將其提供給世界各地的科學(xué)家。該論文由Peiwu Qin，Mahmut Parlak，Cem Kuscu，Jigar Bandaria，Mustafa Mir，Karol Szlachta，Ritambhara Singh，Xavier Darzacq，Ahmet Yildiz和Adli撰寫。

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