科學(xué)家們重新利用基因改造技術(shù) CRISPR 來識別患者血液樣本中的抗體，此舉可能會激發(fā)一類新的醫(yī)學(xué)診斷以及許多其他應(yīng)用。
該技術(shù)涉及可定制的蛋白質(zhì)集合，這些蛋白質(zhì)與 Cas9 變體相連，Cas9 是 CRISPR 的核心蛋白質(zhì)，將與 DNA 結(jié)合，但不會像用于基因修飾時那樣切割 DNA。當(dāng)將這些 Cas9 融合蛋白應(yīng)用于含有數(shù)千個獨特 DNA 分子的微芯片時，混合物中的每個蛋白質(zhì)都會自組裝到芯片上包含其相應(yīng) DNA 序列的位置。研究人員將這種技術(shù)稱為“PICASSO”，是 Cas9 介導(dǎo)的自組織肽固定化的縮寫。然后將血液樣本應(yīng)用于 PICASSO 微陣列，可以識別微芯片上被患者抗體識別的蛋白質(zhì)。
由哈佛醫(yī)學(xué)院和波士頓布萊根婦女醫(yī)院的 Stephen Elledge 博士領(lǐng)導(dǎo)的團隊于今天(8 月 13 日)在Molecular Cell上在線發(fā)表了這項研究。該論文的第一作者 Karl Barber 博士是 2018 年 Schmidt 科學(xué)研究員，他在通訊作者 Elledge 博士實驗室的獎學(xué)金研究實習(xí)期間開展了大部分開發(fā)該技術(shù)的工作。
Barber 博士在描述 PICASSO 時說：“想象一下，你想在畫布上畫一幅畫，但不是以正常的方式畫畫，而是將所有顏料混合在一起，潑在畫布上，完美的畫面就出現(xiàn)了。使用我們的新技術(shù)，您可以將 DNA 分子放置在表面的指定位置，然后混合物中的每種蛋白質(zhì)都會自組裝成其相應(yīng)的 DNA 序列，就像自動按編號涂色試劑盒一樣。由此產(chǎn)生的 DNA 模板蛋白質(zhì)微陣列使您能夠快速識別臨床樣本中的抗體，這些抗體可以識別您感興趣的任何蛋白質(zhì)。”
研究小組已經(jīng)證明該技術(shù)可以組裝數(shù)千種不同的蛋白質(zhì)，這表明它可以很容易地適應(yīng)作為廣譜醫(yī)學(xué)診斷工具。在論文中，他們使用該技術(shù)從康復(fù)的 患者的血液中檢測與來自病原體(包括 SARS-CoV-2)的蛋白質(zhì)結(jié)合的抗體。
Barber 博士說：“在這項工作中，我們展示了 PICASSO 在蛋白質(zhì)研究中的應(yīng)用，創(chuàng)造了一種我們認為可以快速適應(yīng)醫(yī)學(xué)診斷的工具。我們的蛋白質(zhì)自組裝技術(shù)也可以用于開發(fā)新的生物材料和生物傳感器，只需將 DNA 靶標(biāo)連接到支架上并允許與 Cas9 連接的蛋白質(zhì)結(jié)合即可。”
小組負責(zé)人 Elledge 博士評論說：“這項工作最令人興奮的方面之一是展示了 CRISPR 如何應(yīng)用于全新的環(huán)境。以前，CRISPR 主要用于基因編輯和 DNA 或 RNA 的檢測。PICASSO 將 CRISPR 的力量帶入了蛋白質(zhì)研究的新領(lǐng)域，我們展示的分子自組裝策略可能有助于開發(fā)新的研究和診斷工具。”
Schmidt Science Fellows 的執(zhí)行董事 Megan Kenna 博士說：“這項技術(shù)有可能被用作一種醫(yī)療診斷工具，有朝一日可以為醫(yī)生提供一種快速確定診斷和最佳治療方案的方法。每個病人。”
“Karl 和研究團隊將基礎(chǔ)生物學(xué)與分子工程結(jié)合起來做出這一重要發(fā)現(xiàn)的方式說明了為什么我們獎學(xué)金的核心跨學(xué)科對推進科學(xué)如此重要。”
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