CRISPR-HOT：一种新的“颜色”标记特定基因和细胞的工具
来源：Hubrecht研究所
研究人员开发了一种新的基因工具来标记人体器官中的特定基因。他们使用这种叫做CRISPR的新方法来研究肝细胞是如何分裂的，以及DNA含量过多的异常细胞是如何出现的。通过阻断肿瘤基因TP53，他们发现异常肝细胞的非结构分裂更频繁，这可能有助于癌症的发展。
有机体是可以在实验室中生长的微型器官。这些小器官是从一个很小的组织中生长出来的，这对于不同的器官来说是可能的。从基因上改变这些器官的能力将大大有助于研究生物过程和疾病模型。然而，迄今为止，由于缺乏简单的基因组工程方法，基因改造的人类器官的生成已经被证明是困难的。
CRISPR-hot
几年前，研究人员发现CRISPR/Cas9就像微小的分子剪刀，可以精确地在DNA中的特定位置切割。这项新技术极大地帮助和简化了基因工程。Delilah Hendriks(Hubrecht Institute)说：“DNA中的小伤口可以激活细胞中的两种不同的修复机制，这两种机制都可以被研究人员用来强迫细胞在伤口的地方吸收DNA的一个新的部分”Delilah Hendriks(Hubrecht Institute)说。其中一种被称为非同源末端连接的方法被认为经常出错，因此到目前为止并不经常用于插入新的DNA片段。“由于一些早期在小鼠身上的研究表明，新的DNA片段可以通过非同源的末端连接来插入，我们开始在人类器官中测试这一点”，Hubrecht研究所(Benedetta Artegiani)说。Artegiani和Hendriks随后发现，通过非同源末端连接将任何DNA片段插入人体器官实际上比迄今为止使用的其他方法更有效和健壮。他们把他们的新方法命名为CRISPR-热门。
着色细胞
然后，研究人员使用CRISPR-热技术将荧光标记插入到人类器官的DNA中，从而使这些荧光标记与他们想要研究的特定基因相连。首先，研究人员标记了肠道中非常罕见的特定类型的细胞：肠内分泌细胞。这些细胞产生激素来调节血糖水平、食物摄入和胃排空。因为这些细胞非常罕见，所以很难研究。然而，随着CRISPR-热，研究人员很容易“描绘”这些细胞在不同的颜色，然后他们很容易识别和分析。第二，研究人员描绘了来自肝脏特定细胞类型的细胞器，即胆管细胞。使用CRISPR-热，他们可视化角蛋白，涉及到细胞骨架的蛋白质。现在他们可以详细地、高分辨率地观察这些角蛋白了，研究人员以一种超结构的方式揭示了它们的组织结构。当细胞分化或分化时，这些角蛋白也会改变表达。因此，研究人员认为CRISPR-HOT可能有助于研究细胞的命运和分化.
肝细胞异常分裂
在肝脏内，有许多肝细胞含有一个正常细胞DNA的两倍(甚至更多)倍。目前尚不清楚这些细胞是如何形成的，以及这些细胞是否能够因为DNA的异常数量而分裂。
老年人中含有更多的这些异常肝细胞，但目前尚不清楚它们是否与癌症等疾病有关。Artegiani和Hendriks用CRISPR-Hendriks标记肝细胞器官中细胞分裂机制的特定组分，并对细胞分裂过程进行了研究。
阿特吉亚尼：“我们看到”正常“肝细胞分裂非常有序，总是分裂成两个子细胞在一个特定的方向。亨德里克斯：“我们还发现了几个异常肝细胞形成的分支，我们第一次看到了”正常“肝细胞是如何变成异常的。”除此之外，研究人员还研究了肝癌中经常发现的TP53基因突变对肝细胞异常分裂的影响。没有TP 53，这些异常的肝细胞分裂的频率要高得多。这可能是TP53促进癌症发展的途径之一。
研究人员认为，CRISPR-热可以应用于多种类型的人体器官，可视化任何基因或细胞类型，并研究许多与发育和疾病有关的问题。
参考文献：
Benedetta Artegiani, Delilah Hendriks, Joep Beumer, Rutger Kok, Xuan Zheng, Indi Joore, Susana Chuva de Sousa Lopes, Jeroen van Zon, Sander Tans, Hans Clevers.
Fast and efficient generation of knock-in human organoids using homology-independent CRISPR–Cas9 precision genome editing. Nature Cell Biology
, 2020; DOI:10.1038/s41556-020-0472-5
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