Top
首页 > 新闻 > 正文

中国科学家靶向编辑长寿基因 让老弱血管"Q弹爽滑"

发布时间:2019-02-20 09:25:24

(原题目:中国科学家乐成靶向编辑长寿基因,让老弱血管“Q弹爽滑”)

听说人体内的血管首尾相接长度可达10多万公里,血液天天在其间奔跑,有的是“高速路”,有的是“国道”,有的又是“乡下小路”。“新路”往往平滑顺畅、流通无阻,“老路”往往会坑坑洼洼、磕磕绊绊,有没有可能通过生物手艺的手段对“老路”举行修补呢?

日前,《细胞干细胞》杂志在线揭晓了中国科学院生物物理研究所刘光慧研究组、北京大学汤富酬研究组和中国科学院动物研究所曲静研究组的团结研究结果——通过靶向编辑单个长寿基因获得首例遗传增强的人类血管细胞。

“我们在人胚胎干细胞中举行基因编辑操作,对编辑后的干细胞举行定向分化,可在实验室中获得人类血管内皮细胞(血管内膜)、血管平滑肌细胞(血管中膜)及间质细胞(血管外膜)。”论文通讯作者之一的中国科学院生物物理研究所研究员刘光慧先容,遗传增强的人类血管干细胞有望成为老弱血管“修补剂”,资助修复朽迈及受损血管,未来可能被应用于心肌梗死、缺血性中风等疾病的治疗中。

腺病毒载体介导 选用“非主流”编辑器

提到基因编辑,CRISPR/Cas9手艺名声在外,它与ZFN、TALEN手艺并称为基因编辑“三大利器”。但此次选用的基因编辑手艺却并不是其中之一,而是被称为辅助病毒依赖的腺病毒载体(HDAdV)介导的基因编辑手艺。

这个一口吻读不下来的名字需要拆分来明白。腺病毒载体是这款“基因编辑器”有用的焦点,它能被细胞“吞”进去,并不会止步于细胞质,却能够进入到细胞核中,由于要对基因举行编辑、改写、擦除等等操作,必须走进基因的“大本营”细胞核中。

然而腺病毒载体会保持在染色体外,并不整合进入宿主细胞基因组中,这样不会对人类基因组造成损伤。

“我们使用的是第三代腺病毒载体,缺失了腺病毒的基因组序列,因此大大降低了病毒载体的毒性。”刘光慧说,可以明白为,经由手艺革新,只保留了腺病毒“装卸货”的功效,而它的病毒特征已经完全屏弃了。

当“HDAdV腺病毒号”货车携带的DNA同源重组序列进入细胞核后,会自动完成基因组靶序列的搜索和置换事情。“HDAdV手艺完全使用超大片断DNA同源重组的原理举行基因编辑,一样平常不会造成如CRISPR/Cas9一样的脱靶效应。”刘光慧先容,它可携带长达25—37kb的超长DNA片断进入人类细胞核,置换基因组的固有片断,进而实现高效精准的基因编辑。

手艺越用越熟练,刘光慧研究组对HDAdV手艺的应用研究已经积累多年。早在2011年,刘光慧等使用HDAdV基因编辑手艺首次在人类疾病干细胞中实现了致病基因突变的高效精准矫正。研究组研究生颜鹏泽接受采访时表现,CRISPR/Cas9手艺才刚刚问世、尚没有在人类细胞中应用时,实验室已经熟练使用HDAdV手艺矫正或敲入了若干种人类致病基因突变。同时也多番证实HDAdV基因编辑手艺的宁静性,相关文章揭晓于《自然》《科学》《细胞》和《细胞干细胞》等杂志。2017年,研究组更是通过HDAdV手艺发生了国际上首例遗传增强的人类间充质干细胞。

编辑FOXO3基因 它是长寿界“王谢闺秀”

工欲善其事、必先利其器。有了趁手的手艺和精巧的武艺,要使得血管细胞“年轻化”,应该对哪段基因实行编辑呢?

“FOXO3是最守旧的、也是公认的与长寿相关的基因。”刘光慧说,FOXO家族是一类转录因子,在上世纪90年月,科学家发现FOXO家族同源卵白可能到场了动物寿命的调控。

随着研究的深入,科学家们发现FOXO3基因与人类长寿简直相关。更进一步的研究精致到单个核苷酸。基本思绪是,将百岁长寿老人群体的FOXO3基因与平均寿命78.5岁的老人对比,找到这个区域内的核苷酸变异,逐步缩小与长寿直接相关的位点规模。更进一步的研究讲明,许多国家地域的人在FOXO3基因中都能找到长寿相关的核苷酸变异。

研究组决议对FOXO3基因举行编辑,还由于它能施展“一石二鸟”的作用。干细胞应用于人体实在有着很高的难度,犹如平衡“跷跷板”,干细胞的状态必须恰如其分,若是太“疯狂”可能成为肿瘤,若是太“弱小”有可能由于是外来细胞被机体祛除。

“研究发现,FOXO3具有维持血管稳态的功效。”刘光慧说,它自己是一个转录因子,能激活下游的多个细胞掩护的信号通路,FOXO3的活化还可通过诱导抑癌基因表达反抗肿瘤形成,因此选择FOXO3能同时提高细胞治疗的效率和宁静性。

为了证实这一点,研究组还将多种致癌因子导入了遗传增强的血管细胞中,发现它也可以有用反抗癌基因诱导的细胞恶性转化,这大大降低了使用这些细胞举行治疗的宁静隐患,使得干细胞向临床应用迈向了坚实的一步。

是“节省”不是“开源” 调控细胞运转“治理层”

FOXO3基因编码的FOXO3卵白,实质是一种转录因子。它的事情所在是细胞核内,通过与基因的特定序列专一性联合,保证基因表达“有秩序”“有纪律”。形象地说,它们是细胞生运气转中的“治理层”。

细胞内部对“治理层”也有“弹劾”制度。在一定状态下,好比细胞感应“吃饱喝足”了,就会通过PI3K/AKT通路磷酸化修饰FOXO3卵白,让这种卵白打上磷酸化的“标签”,随后这些FOXO3卵白就被“夺权”了,活性被抑制,最终“下台”被请出细胞核。

“相识了这样的调控机制,我们选择了‘节省’而不是‘开源’。”刘光慧说,为了对基因组改动最小,研究组并不增强FOXO3基因表达,而是通过2个碱基的置换保证FOXO3卵白不被“弹劾”而且“连任”。

“我们使用HDAdV介导的基因编辑手艺置换了人胚胎干细胞中FOXO3基因的第3号外显子中的两个单核苷酸,使FOXO3卵白转录因子不能有用地被AKT磷酸化,从而抑制了FOXO3卵白的磷酸化和降解,促进FOXO3在细胞核内的群集进而激活下游‘有益’靶基因的表达。通过对人类基因组中的两个核苷酸举行精准编辑,最大限度地保持了人类基因组的完整性。”刘光慧说。

经由基因编辑的干细胞被定向分化为差别的遗传增强型人类血管细胞后,举行了相关动物实验。实验讲明,小鼠腿部大动脉血管处被人为结扎后,向腿部运送血液的门路就被封住了。把遗传增强的血管细胞注射到腿部后,与注入未经由遗传增强的未经基因编辑的血管细胞的对照组相比,前者有着更强的自我更新、反抗氧化损伤及延缓细胞朽迈等能力,可高效促进受损血管再生,迅速恢复缺血部位血流。

姬雪莹 本文泉源:科技日报 责任编辑:姬雪莹_NN6784

当前文章:http://www.kfmidea.cn/blm/

工业园区专业豪利时手表回收价格 深圳今天黄金饰品变卖 哈尔滨超薄机械手表 回购黄金项链变卖价格 

上一篇:中国赴黎维和队伍与华侨华人共庆元宵 _二手包包

下一篇:微信上加了老同砚受骗20余万 杭州女子悔恨不已 _伯爵手表图片