人體內(nèi)的每一個(gè)細(xì)胞都有一個(gè)類似計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)，它通過成千上萬的電路發(fā)送生物信號(hào)來監(jiān)測(cè)細(xì)胞的需求并調(diào)節(jié)它們的反應(yīng)。
然而，當(dāng)癌癥等疾病發(fā)生時(shí)，這些調(diào)節(jié)回路通常會(huì)出錯(cuò)，導(dǎo)致不自然的信號(hào)和反應(yīng)。準(zhǔn)確檢測(cè)這些異常疾病信號(hào)的能力將成為更精確治療的潛在途徑。
現(xiàn)在，斯坦福大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種生物工具，它不僅可以檢測(cè)出這種有缺陷的基因電路，還可以“調(diào)試”它們，比如繞著計(jì)算機(jī)硬件故障運(yùn)行跳線，以幫助消除癌細(xì)胞。
在《分子細(xì)胞》 (Molecular Cell)雜志的一篇文章中，Stanley Qi和他的團(tuán)隊(duì)描述了他們是如何通過修改CRISPR-Cas基因編輯工具來構(gòu)建自己的感覺和反應(yīng)系統(tǒng)的，該工具就像一個(gè)修復(fù)有缺陷基因的分子開關(guān)。齊，生物工程與化學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)助理教授。
Qi之前已經(jīng)開發(fā)了Cas工具，可以執(zhí)行多種任務(wù)，比如打開或關(guān)閉所需的基因。在與研究生漢娜肯普頓(Hannah Kempton)的最新工作中，他擴(kuò)展了這一概念，并開發(fā)了一個(gè)CRISPR-Cas工具，該工具僅在生物信號(hào)有不同組合時(shí)執(zhí)行這些不同的任務(wù)。
這很重要，因?yàn)橄癜┌Y這樣復(fù)雜的疾病很難通過單基因分解來識(shí)別。通常，它們是由涉及多個(gè)基因的一系列故障引起的——例如，一個(gè)基因在應(yīng)該關(guān)閉時(shí)可能會(huì)打開，從而干擾其他基因的正常運(yùn)行?？掀疹D修飾了一種特定的Cas蛋白Cas12，這樣它就可以檢測(cè)多個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)，并撥動(dòng)正確的開關(guān)，以幫助消除任何導(dǎo)致細(xì)胞失敗的缺陷鏈。
齊說，他的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)為其Cas12技術(shù)申請(qǐng)了臨時(shí)專利?！巴瑫r(shí)檢測(cè)多個(gè)信號(hào)，意味著識(shí)別疾病狀態(tài)更準(zhǔn)確，進(jìn)行治療更安全。我們看到，這種電路控制將在未來的治療中發(fā)揮更大的作用?！?
研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍不僅限于治療癌癥等疾病。例如，身體可能需要產(chǎn)生健康的新細(xì)胞來替代無法修復(fù)的細(xì)胞，而不是消除患病細(xì)胞。我們的心臟、骨骼、肝臟等器官都是由干細(xì)胞產(chǎn)生的特殊細(xì)胞類型組成的。通過對(duì)工程Cas12工具進(jìn)行編程，以觸發(fā)這些干細(xì)胞中正確的遺傳回路，臨床科學(xué)家可以快速將它們轉(zhuǎn)化為有用的細(xì)胞，以應(yīng)對(duì)損傷并修復(fù)受損的器官。
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