美國西雅圖的華盛頓大學醫學院(University of Washington School of Medicine)日前刊登於 Cell Reports 上的文獻指出,透過結合 CRISPR 科技與人工智慧(AI)所設計出的蛋白質,可選擇性調控單一基因的活性。研究中也應用新技術於細胞分化的關鍵蛋白上,成功誘導幹細胞分化。
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利用 AI 設計新蛋白,再結合 CRISPR 技術調控基因表現
研究團隊首先利用 AI 技術設計一蛋白分子 EED binder(EB),再將其與 CRISPR 基因編輯技術的 Cas9 蛋白融合,形成 EBdCas9(EB dead Cas9)。EBdCas9 能精確的指出基因組的上位置,讓科學家可在 RNA 上的特定位點進行基因的切割與剪接。
新技術能在不改變基因組 DNA 序列的前提下,透過標靶化學修飾來調控染色體中的基因與活性,幫助科學家更完整地了解整個基因體在正常細胞中生長、發育、老化,甚至是致癌等疾病的進程。由於這些調控並不是在基因中(in),而是在基因上(above),故此基因修飾法又稱為表觀遺傳學(epigenetic)。而調節基因活性的化學修飾則稱為表觀遺傳學標記因子(epigenetic marker)。
應用新技術至細胞分化關鍵蛋白 PRC2
本研究中專注於複合蛋白 PRC2 的研究,因其在胚胎細胞分化成各種細胞類型、形成組織與器官的發育過程中,都扮演著關鍵的角色。根據文獻指出,研究團隊不需用到生長因子或其他基因活化劑,成功利用新蛋白 EBdCas9 選擇性抑制 PRC2 的四種不同基因以調控細胞分化情形,並誘導多功能幹細胞分化為胎盤細胞。
本研究的通訊作者 Hannele Ruohola-Baker 教授表示:「結合 AI 所設計的蛋白與 CRISPR 技術,我們可以精確地利用表觀遺傳學調控基因表現。而未來這也將可以開發成 21 世紀的新興療法。」
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