斑馬魚——一種與人類共享許多相同基因的小型、快速生長的生物——對許多生物學家都有幫助，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)動行為的廣泛問題。現(xiàn)在，有了猶他大學健康科學家開發(fā)的一項名為 MIC-Drop的新技術(shù)，這種魚將在大規(guī)模遺傳研究中變得更加強大。
MIC-Drop 的開發(fā)由化學生物學家Randall Peterson 博士領導。U Health 藥學院院長，使研究人員能夠有效地將 CRISPR 基因編輯系統(tǒng)部署到斑馬魚中，以在單個實驗中快速評估數(shù)百個基因的功能。這一進步標志著第一次可以在任何動物模型中使用強大的、獲得諾貝爾獎的 CRISPR 技術(shù)進行篩選。Peterson 的團隊已經(jīng)使用 MIC-Drop 來識別對心臟健康發(fā)育和功能至關(guān)重要的幾個基因。他們的方法和發(fā)現(xiàn)于 2021 年 8 月 19 日發(fā)表在《科學》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)引入細胞，并伴隨著一個 RNA 指導，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。
該方法使斑馬魚和其他實驗室生物的基因編輯更快、更便宜、更精確——但是，彼得森說，一次研究多個基因的規(guī)模很難擴大。為了使斑馬魚胚胎中的單個基因失活，研究人員制備了靶向該基因的引導 RNA，然后將其與 Cas9 酶混合，將溶液裝入針中，然后將經(jīng)過仔細校準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。“這個過程一直集中在一個基因或一次修改上，”彼得森說。“所以，如果你想做 100 個基因，它的工作量是其 100 倍。”
MIC-Drop 代表 Multiplexed Intermixed CRISPR Droplets，它通過將 CRISPR 系統(tǒng)的組件包裝成微小的油包裹液滴來解決這個問題，這些液滴可以混合在一起而不會混合其內(nèi)容物。為了使用 MIC-Drop 對許多基因進行篩選，研究人員首先創(chuàng)建了一個引導 RNA 庫。每個向?qū)?RNA 都與 Cas9 酶一起打包成自己的液滴。為了跟蹤目標基因，每個液滴還包含一個識別其內(nèi)容的 DNA 條形碼。
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