近期,中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的黃軍就和松陽洲(Zhou Songyang)教授帶領(lǐng)的兩項學(xué)術(shù)成果,接連發(fā)表在Nature子刊《Scientific Reports》雜志。在過去的十多年,松陽洲教授在分子細胞學(xué)領(lǐng)域的研究中做出了性的貢獻。他對人體細胞端粒調(diào)節(jié)機理和胚胎干細胞的蛋白組學(xué)和功能性的研究處于國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的前沿。
“80后”的黃軍就教授是位年輕的學(xué)者,2015年4月,他帶領(lǐng)的研究小組,完成了*次在人類胚胎進行的基因修改實驗,他們利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)改造了導(dǎo)致一種潛在致命血液疾病——β-地中海貧血的基因(Nature:中國科學(xué)家用CRISPR/Cas9改造人類胚胎)。這一爆炸性新聞一經(jīng)發(fā)布便受到了國內(nèi)外科學(xué)界的廣泛關(guān)注,并引發(fā)了支持者和反對者激烈的辯論(中山大學(xué)基因編輯研究引廣泛關(guān)注)。并且,因為此項研究,黃軍就入選科研期刊《自然》(Nature)雜志2015年度對科學(xué)界產(chǎn)生重大影響的人物。
端粒酶的激活或端粒的選擇性延長(ALT),對于腫瘤逃避功能異常端粒所介導(dǎo)的衰老,是*的。在大約85%到90%的端粒酶陽性癌細胞中,抗端粒酶藥物可以有效抑制腫瘤的生長。然而,這些細胞仍然有可能在切換到ALT機制后繞開藥物治療,以維持其端粒的完整性。但是這個切換背后的機制還是未知的。8月31日《Scientific Reports》在線刊登了該研究小組的一項研究成果。在這項研究中,研究人員利用端粒酶陽性的腫瘤細胞(HTC75),通過誘導(dǎo)端粒特異性DNA損傷、α地中海貧血X連鎖綜合蛋白(ATRX)敲除和刪除死亡相關(guān)蛋白(DAXX),來探究端粒酶ALT切換的機制。令人驚訝的是,在治療后,研究人員在ALT樣的HTC75細胞中發(fā)現(xiàn)了兩個重要的ALT特征:ALT相關(guān)的早幼粒細胞白血病體(APBS)和端粒重復(fù)序列的染色體外環(huán)狀DNA。此外,在ALT樣的HTC75細胞中,研究人員利用CRISPR/Cas9技術(shù)敲掉hTERT,可導(dǎo)致端粒以一種獨立于端粒酶的方式發(fā)生延伸。總之,這是有研究表明,在端粒酶陽性腫瘤細胞中,誘導(dǎo)端粒DNA損傷、破壞ATRX/DAXX復(fù)合物和抑制端粒酶的活性,都可能導(dǎo)致ALT的切換。
9月2日,黃軍就和松陽洲教授帶領(lǐng)的研究小組,又在該雜志發(fā)表題為“Efficient Production of Gene-Modified Mice using Staphylococcus aureus Cas9”的研究成果。*,CRISPR/Cas是小鼠受精卵中基因編輯的一種的基因組編輯工具。然而,目前只有釀膿鏈球菌Cas9(SpCas9)已經(jīng)進行了系統(tǒng)的測試用于制備基因修飾小鼠。SpCas9識別的PAM限制了這一系統(tǒng)的潛在靶位點的數(shù)量。金黃色釀膿葡萄球菌Cas9(SaCas9),以其較小的尺寸和*的PAM偏好性,而被作為受精卵基因組編輯的另一種替代。
這項研究表明,SaCas9能有效而特異性地編輯小鼠受精卵中的X連鎖基因Slx2和常染色體基因Zp1。SaCas9介導(dǎo)的酪氨酸酶(TYR)基因中斷,可導(dǎo)致具有鑲嵌毛色的C57BL/6J小鼠。此外,當(dāng)研究人員將靶定Slx2、Zp1和Tyr的gRNAs,與SaCas9 mRNA共同注入小鼠受精卵時,多重打靶可行之有效地破壞多個基因。當(dāng)將一個編碼Flag的單鏈DNA寡核苷酸和SaCas9 mRNA、gRNA共同注入小鼠受精卵時,能夠在組蛋白H1c的C末端插入一個Flag標簽。這些結(jié)果表明,SaCas9可以特異性地切割靶基因位點,從而在小鼠受精卵中實現(xiàn)成功的基因敲除和的基因敲入,同時,這項研究還強調(diào)了使用SaCas9用于植入前胚胎基因組編輯和制備基因修飾動物模型的潛力。
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