斑馬魚(yú)——一種與人類共享許多相同基因的小型、快速生長(zhǎng)的生物——對(duì)許多生物學(xué)家都有幫助，他們發(fā)現(xiàn)它們非常適合研究從生物體如何發(fā)育到神經(jīng)系統(tǒng)如何驅(qū)動(dòng)行為的廣泛?jiǎn)栴}。現(xiàn)在，有了猶他大學(xué)健康科學(xué)家開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)名為 MIC-Drop的新技術(shù)，這種魚(yú)將在大規(guī)模遺傳研究中變得更加強(qiáng)大。
MIC-Drop 的開(kāi)發(fā)由化學(xué)生物學(xué)家Randall Peterson 博士領(lǐng)導(dǎo)。U Health 藥學(xué)院院長(zhǎng)，使研究人員能夠有效地將 CRISPR 基因編輯系統(tǒng)部署到斑馬魚(yú)中，以在單個(gè)實(shí)驗(yàn)中快速評(píng)估數(shù)百個(gè)基因的功能。這一進(jìn)步標(biāo)志著第一次可以在任何動(dòng)物模型中使用強(qiáng)大的、獲得諾貝爾獎(jiǎng)的 CRISPR 技術(shù)進(jìn)行篩選。Peterson 的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用 MIC-Drop 來(lái)識(shí)別對(duì)心臟健康發(fā)育和功能至關(guān)重要的幾個(gè)基因。他們的方法和發(fā)現(xiàn)于 2021 年 8 月 19 日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
CRISPR 系統(tǒng)是一種用于修飾 DNA 的可編程方法。為了使用它，研究人員將一種 DNA 切割酶(通常是一種稱為 Cas9 的酶)引入細(xì)胞，并伴隨著一個(gè) RNA 指導(dǎo)，告訴酶在哪里切割。這可以是修改基因序列的第一步，或者只是關(guān)閉基因。
該方法使斑馬魚(yú)和其他實(shí)驗(yàn)室生物的基因編輯更快、更便宜、更精確——但是，彼得森說(shuō)，一次研究多個(gè)基因的規(guī)模很難擴(kuò)大。為了使斑馬魚(yú)胚胎中的單個(gè)基因失活，研究人員制備了靶向該基因的引導(dǎo) RNA，然后將其與 Cas9 酶混合，將溶液裝入針中，然后將經(jīng)過(guò)仔細(xì)校準(zhǔn)的溶液體積注入胚胎中。如果他們想滅活不同胚胎中的不同基因，他們必須用新的 Cas9/guide RNA 溶液裝入新針頭。“這個(gè)過(guò)程一直集中在一個(gè)基因或一次修改上，”彼得森說(shuō)。“所以，如果你想做 100 個(gè)基因，它的工作量是其 100 倍。”
MIC-Drop 代表 Multiplexed Intermixed CRISPR Droplets，它通過(guò)將 CRISPR 系統(tǒng)的組件包裝成微小的油包裹液滴來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，這些液滴可以混合在一起而不會(huì)混合其內(nèi)容物。為了使用 MIC-Drop 對(duì)許多基因進(jìn)行篩選，研究人員首先創(chuàng)建了一個(gè)引導(dǎo) RNA 庫(kù)。每個(gè)向?qū)?RNA 都與 Cas9 酶一起打包成自己的液滴。為了跟蹤目標(biāo)基因，每個(gè)液滴還包含一個(gè)識(shí)別其內(nèi)容的 DNA 條形碼。
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