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用一束远红光“控制”细胞命运

2018-07-04 09:57 来源:科技日报

  美国时间7月2日(北京时间7月3日),来自华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室,“青年千人”叶海峰研究员课题组在国际权威杂志《美国国家科学院院刊》上发表了最新科研成果。

  研究人员巧妙利用合成生物学、光遗传学、基因编辑、再生医学等多学科技术交叉手段,首次开发了远红光调控的CRISPR-dCas9内源基因转录激活装置。该成果首次实现利用远红光操纵基因组基因的表达调控,建立了远红光调控内源基因表达的技术体系。从理论上讲,运用该技术,只要一束远红光就可以控制干细胞分化成任意一种想要的功能性细胞,比如心脏细胞、神经细胞等。该技术可被广泛用于精准表观遗传调控或重编程,为研究内源基因组基因功能和转化医学应用研究提供强有力的技术支持。

  负责研究的叶海峰告诉记者,他们利用合成生物学和光遗传学的理念,将来自于红细菌中响应远红光的蛋白BphS、链球菌中的转录因子BldD、酿脓链球菌中的dCas9蛋白等经人工设计、拼接、组装合成远红光调控的CRISPR-dCas9内源基因转录装置(简称FACE系统)。该研究首次在细胞水平和动物体内实现了利用远红光操控基因组内源基因的表达,并成功地将诱导性多功能干细胞“诱导”分化为功能性神经细胞。

  据悉,研究人员利用远红光调控这一系统,可以通过精确调控光束实现体内外靶标基因的可逆激活,具有高度时空特异性、强组织穿透力以及无毒副作用等优点。未来,在再生医学领域,比如对于肌肉萎缩的治疗等,也将带来新的希望。

  研究进一步开拓了光遗传学工具箱,为哺乳动物细胞基因组的精密时空遗传调控的基础理论研究和转化应用研究奠定了基础,进一步促进了基于光遗传学的精准治疗和临床转化研究。

  该研究工作获得了国家自然科学基金委、科技部干细胞重大专项、上海市科委、青年千人计划和华东师范大学人才队伍启动经费资助。

(责任编辑:王蔚)

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