مقالات

مواد حیاتی با CRISPR می درخشد

مقالات علمی با ترجمه مستقیم سایت بزرگ دنیای خوب زندگی

مواد حیاتی با CRISPR می درخشد

یادآور اصل آگوست رودین "من یک بلوک مرمر را انتخاب کردم و هر آنچه را که لازم داشتم برش دادم" ، تیم WISE و MIT از سیستم CRISPR-CAS (ساختارهای زرد قهوه ای) برای تغییر مواد بیولوژیکی با حذف انتخابی پیوندهای DNA تک رشته ای استفاده کردند. روی هیدروژلها یا آنها را در کنار هم نگه دارید. این روش امکان تحریک ویژه ترکیبات شیمیایی ، آنزیمهای فعال ، نانوذرات و سلولها و همچنین موادی را که می توانند اطلاعات بیولوژیکی را به اطلاعات الکتریکی تبدیل کنند ، فراهم می کند. اعتبار: پیتر ک. موسسه نگوین / وس در دانشگاه هاروارد

سیستم CRISPR-Cas به نخستین ابزاری برای محققان که در لیست فزاینده ای از ارگانیسم ها ژن ها را مطالعه می کنند ، تبدیل شده است و از آن برای توسعه روش های درمانی جدید ژنتیکی استفاده می شود که می تواند یک نقص تک نوکلئوتیدی را در نواحی وسیع ژنوم اصلاح کند. آنها همچنین در روشهای تشخیصی مداوم برای تشخیص عوامل بیماری زا و جهش های بیماری زا در بیماران مورد استفاده قرار می گیرند.

اکنون ، گزارش در علمیک تیم تحقیقاتی در موسسه وس دانشگاه مهندسی بیولوژیکی دانشگاه هاروارد و انستیتوی فناوری ماساچوست استفاده از CRISPR را به عنوان کنترل در نوع جدیدی از مواد تحریک کننده و "هوشمند" نشان می دهد. CRISPR-Cas هنگام فعال کردن توسط کاتالیزورهای DNA یا تعریف شده توسط کاربر ، انواع مختلفی از مواد هوشمند را قادر می سازد اتهامات اتصال مانند رنگهای فلورسنت و آنزیمهای فعال را آزاد کنند ، ساختارهای خود را برای انتشار نانوذرات پوشش داده شده و سلولهای زنده تغییر دهند و یا مدارهای الکتریکی را تنظیم کنند و بدین ترتیب بیولوژیکی را به سیگنال تبدیل کنند. برقی

جیمز کالینز ، دانشكده اصلی WIS می گوید: "مطالعه ما نشان می دهد كه می توان از قدرت CRISPR در خارج از آزمایشگاه برای كنترل رفتار با مواد DNA پاسخگو استفاده كرد. ما طیف وسیعی از مواد با قابلیت های بسیار متفاوت را توسعه داده ایم كه وسعت برنامه های ارائه شده توسط مواد قابل برنامه ریزی هوشمند CRISPR را برجسته می كند." "این برنامه ها شامل استراتژی های درمانی جدید ، تشخیص نقطه مراقبت و نظارت منطقه ای از شیوع همه گیری و خطرات زیست محیطی است." کالینز همچنین استاد مهندسی تورfer و علوم پزشکی و استاد است. مهندسی زیستی در موسسه تکنولوژی ماساچوست.

سیستم CRISPR-Cas به دلیل توانایی یافتن تقریبا هر دنباله هدف در ژنوم با کمک راهنمای RNA مکمل کوتاه (gRNA) کوتاه ، و برش و ترمیم برش دو برابر DNA با دقت بالا محبوبیت زیادی کسب کرده است. در این مطالعه ، این تیم از آنزیم Cas Casaa از باکتری های Lachnospiraceae که توانایی تشخیص یکسان و دنباله DNA خاص دارند ، بهره برد ، اما ، که توسط این رویداد فعال می شود ، از همه مهمتر ، نگه داشتن شیب منفرد روی صورت است. انتخاب DNA در محیط اطراف خود با سرعت حدود 1250 چرخش در ثانیه انجام می شود.

همکار ماکس می گوید: "ما توالی های DNA تک رشته ای هدف DNA را در مواد پلیمری ادغام کرده ایم ، یا به عنوان تثبیت کننده اتهامات در انتظار ، یا به عنوان عناصر ساختاری که باعث حفظ تمامیت مواد زیرین می شوند ، و می توانیم رفتارهای مواد مختلف را فقط با تهیه Cas12a با یک gRNA خاص به عنوان یک کاتالیزور کنترل کنیم." انگلیسی ، دانشجوی فارغ التحصیل MIT که با کالینز کار می کند.

مواد CRISPR به تحویل محموله های کوچک پاسخ می دهندمحققان در یک تنوع از ایده های خود ، بارهای مختلفی را در سراسر توالی لنگر دو لایه DNA از پلی هیدروژل (اتیلن گلیکول) تحویل دادند. هلنا دی پویگ ، دکتری پژوهشگر فوق دکترا در تیم کالینز گفت: "دنباله لنگر توسط آنزیم های Cas12a در نزدیکی RNA در حضور آن ها هدف قرار می گیرد و سپس تجزیه می شود." "در نتیجه ، ما می توانیم بارهایی مانند مولکول های فلورسنت و آنزیم ها را بر اساس پیوندهای نسبی جفت RNA / RNA هدف ، و همچنین خصوصیات کدگذاری شده ژل ها ، مانند اندازه منافذ آنها ، و تراکم های زنجیره ای لنگر هدف آنها مرتبط با ژل آزاد کنیم." نویسندگان معتقدند که این رویکرد می تواند به عنوان مثال برای تولید مواد با قابلیت های تشخیصی و نظارت بر محیط زیست مورد استفاده قرار گیرد.

انتشار نانوذرات و سلولهای چند لایه را تحریک کنید

در مقیاسهای بزرگتر ، این تیم رویکرد خود را برای کاتالیز کردن تغییرات ساختاری در هیدروژلهای پلی آکریل آمید (PA) که شامل نانوذرات و سلولهای زنده است ، مورد بررسی قرار دادند. رافائل گیت ، نویسنده گفت: "در اینجا ، ما از توالی های هدف Cas12a برای اتصال زنجیره های PA بر روی یکدیگر و بدین ترتیب به عنوان عناصر ساختاری استفاده می کنیم. حذف پیوندهای تلاقی با تحریک فعالیت Cas12a تغییرات مکانیکی را در کل ماتریس ژل تحریک می کند ، که اجازه می دهد نانوذرات طلای طلا و مواد اولیه اولیه انسان". یکی دیگر از شرکت کنندگان و دانشجوی کارشناسی ارشد در گروه کالینز: "سلول آزاد خواهد شد." "از این روش می توان برای آزاد سازی سلول ها در داربست های بافت استفاده کرد."

مواد بیولوژیکی مانند دریچه های برقی و شیرهای قابل کنترل

در یک مسیر متفاوت ، کالینز و تیم وی مواد هوشمند پاسخگو CRISPR را طراحی کردند که می توانند به عنوان دریچه های برقی و کنترل پذیر تنظیم کننده مایعات عمل کنند. محققان با ترکیبی از نانوذرات کربن سیاه ، یک هادی خوب و قطعات DNA تک رشته ای ، الکترودها را پوشانده و الکترودها را با محلول حاوی Cas12a و DNA هدف دو رشته محاصره کردند. نیکلاس آنجلنت ماری ، نویسنده کالینز گفت: "این مواد باعث شده است که یک جریان الکتریکی بین الکترودها جریان داشته باشد." با این وجود ، وقتی ما باعث خراب شدن DNA مبتنی بر Cas12a شد ، مواد متلاشی شدند و قدرت از بین رفت. " تیم

در دستگاه های کاغذ میکروسیالی ، این تیم پشته ای از حوله های میکرو فیبر تاشو را مونتاژ کرده است که هر کدام یک عملکرد خاص دارند. آنها قبلاً در صورت عدم حضور كاتالیزور DNA دوگانه Cas12a با ژل PA مرتبط با DNA با Cas12a تعامل داشتند و یک بالشتك واسطه را با آن پوشانده بودند. با این حال ، ژل فقط در صورت عدم وجود DNA که باعث Cas12a می شود ، تشکیل می شود و در صورت استفاده بر روی صفحه ، منافذ آن مسدود می شود. این به نوبه خود جریان بافر که الکترولیتها را از بالا به پایین پشته که الکترود در آن قرار دارد ، مسدود می کند ، مسدود می شود. در مقابل ، وجود DNA که باعث تحریک Cas12a می شود ، مانع از اتصال ژل شده و در نتیجه بافر را قادر می سازد تا جریان داشته باشد و باعث ایجاد جریان از طریق الکترود شود ، و در درجه اول به عنوان مقاومت عمل می کند. لوئیس سواینکسن ، همچنین مؤلف این تحقیق گفت: "با این رویکرد ، ما کشف RNA سازگار با ابولا با یک سیگنال الکتریکی و حتی انتقال زمان واقعی سیگنال با آنتن RFID همراه است." .

"این مطالعه اکتشافی توسط جیمز کالینز و تیم وی در سکوی سلولی زنده موسسه ویس نشان دهنده ارزش CRISPR در مناطق کاملاً جدید ، از تشخیص و تشخیص الکتریکی گرفته تا بیوالکتریک است و نشان دهنده نقطه عطف دیگری برای تحولات زیست پزشکی است که این اجازه را داده است." انستیتوی وس ، دکتر دونالد انبر ، دکتر ، همچنین استاد جودا فولکمن زیست شناسی عروقی در HMS ، برنامه بیولوژی عروق در بیمارستان کودکان بوستون ، و استاد مهندسی مهندسی زیست مهندسی در دانشگاه جان هاروارد است. ع)


دو مطالعه غیرمرتبط مهار کننده های CRISPR-CAS 12a را پیدا کرده اند


اطلاعات بیشتر:
M.A. انگلیسی el al. ، "مواد قابل برنامه ریزی هوشمند از CRISPR ،" علم (2019) science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.aaw5122

د. هان ایل ، "CRISPR هیدروژل هوشمند را هدایت می کند ،" علم (2019) science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.aay4198

ارسال شده توسط
دانشگاه هاروارد




استناد:
مواد زیستی با CRISPR می درخشد (2019 ، 22 اوت)
برگرفته در 22 آگوست 2019
از https://phys.org/news/2019-08-biomaterials-smarten-crispr.html

این سند مشمول حق چاپ است. جدا از هرگونه معاملات منصفانه به منظور مطالعه و تحقیق خود ، خیر
بخشی را می توان بدون اجازه کتبی تکثیر کرد. محتوا فقط برای اهداف اطلاعاتی ارائه می شود.

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن