Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Armatura
Strona główna Tygodnik "Nature"
Dodatkowy na dole
Dodatkowy na dole

CRISPR przekształca komórki w rejestratory danych

Naukowcy wykorzystali popularne narzędzie do edycji genów CRISPR-Cas9, aby przekształcić DNA w czułe urządzenie rejestrujące, które może dokumentować czas trwania i kolejność zdarzeń w komórkach — a nawet wymazywać i ponownie zapisywać informacje w tym samym genomie.




Cząsteczki kolistego DNA, zwane plazmidami, zostały przekształcone w systemy, które mogą rejestrować dane komórkowe / Zdjęcie: Gopal Murti/SPL


Praca ta dołączy do grupy innych rejestratorów komórkowych opartych na CRISPR, które w ciągu ostatnich kilku lat opracowano w laboratoriach badawczych. Istnieje nadzieja, że takie rejestratory będą mogły śledzić zmiany w ekspresji genów, śledzić indywidualną linię komórkową komórki lub monitorować zmiany w warunkach środowiskowych.

"To oczywiste, że genom ma tak olbrzymią zdolność zapisu" - mówi Jan Philipp Junker, biolog ukladów w Centrum Medycyny Molekularnej im. Maxa Delbrücka w Berlinie. „Dzięki CRISPR, w końcu dysponujemy narzędziami do wykorzystania jej.

Jest to jeden z wielu sposobów, w jaki naukowcy dokonują przeróbek aparatu CRISPR-Cas9, tworząc nowe typy narzędzi molekularnych.

Inspiracją dla rejestratorów komórkowych był rejestrator danych lotu, który można znaleźć w wielu samolotach”, mówi biolog chemii David Liu z Broad Institute of MIT i Harvard w Cambridge w stanie Massachusetts. "Podobnie jak rejestrator danych lotu rejestruje zdarzenia, które mają miejsce w samolocie, rejestratory danych komórkowych mogą być wykorzystywane do monitorowania bodźców, na które wystawiana jest komórka, lub zmian w sygnalizacji komórkowej".

Szatkowanie

Naukowcy zazwyczaj używają CRISPR-Cas9 do zmiany sekwencji DNA przez kierowanie enzymu Cas9 w celu cięcia DNA w miejscu dyktowanym przez sekwencję krótkiego fragmentu RNA, zwanego przewodnikiem RNA. W wielu organizmach pęknięcia DNA są następnie naprawiane przez komórkę w sposób, który może zmienić oryginalną sekwencję DNA.

Liu i jego współpracowniczka, chemik Weixin Tang, również z Broad Institute, wykorzystali zdolność  Cas9 do cięcia DNA, aby zaprojektować rejestrator komórkowy za pomocą kolistych cząsteczek DNA zwanych plazmidami. Plazmidy replikują się wewnątrz komórek bakteryjnych, czasami wytwarzając setki kopii w pojedynczej komórce.

Liu i Tang zmienili trzy litery (nukleotydy) DNA w jednym z takich plazmidów, tak aby zawierał sekwencję obieraną za cel przez przez przewodnik RNA. Naukowcy opracowali także bakterię do ekspresji Cas9 tylko w obecności określonego antybiotyku i nazwali cały system CAMERA1.

Bakterie nie mają niektórych mechanizmów naprawy DNA wykorzystywanych przez komórki ssaków, aby naprawić szkody wyrządzone przez Cas9 — zamiast tego, kiedy plazmid jest celem Cas9, ulega degradacji. Kolejny plazmid replikuje się, aby zająć miejsce utraconego.

Liu i Tang umieścili zmienione i zwykłe plazmidy w komórkach i zmierzyli względny stosunek tych dwóch. Proporcja zmienionego plazmidu spadła w komórkach, które były traktowane antybiotykiem, ponieważ komórki zaczęły degradować zmienione plazmidy.

Rezultatem był niezwykle czuły rejestrator: Liu i Tang mogli odczytać informacje z zaledwie dziesięciu komórek bakterii. Wielkość zmiany odzwierciedlała ilość obecnego antybiotyku i czas trwania ekspozycji. Liu i Tang opracowali również metody resetowania stosunku zmienionego do niezmienionego plazmidu, usuwania pierwszego zapisu i przygotowania komórki do udokumentowania następnego zdarzenia z użyciem tego samego zestawu plazmidów.

Obserwacja

Naukowcy stworzyli następnie więcej rejestratorów. Jeden z nich, nazwany CAMERA2, opiera się na zmodyfikowanych systemach CRISPR zwanych "edytorami zasad", opracowanych przez laboratorium Liu w 2016 r. Mogą one zmieniać pojedyncze litery DNA bez zrywania obu nici genomu. Liu i Tang wykorzystali CAMERA2 do zarejestrowania do czterech różnych bodźców w komórkach bakteryjnych, w tym ekspozycji na światło i wirusy oraz kolejności, w jakiej wystąpiły.

Badacze zmodyfikowali także CAMERA2, aby narzędzie działało w komórkach ssaków, rejestrując zmiany bezpośrednio w genomie, a nie w plazmidach. Tang i jej koledzy mają nadzieję, że użyją systemu, by odpowiedzieć na pytania jak komórki przyjmują określone tożsamości.

Rejestratory CAMERA dołączą do wielu innych opracowywanych rejestratorów komórkowych. Biolog syntetyczny Harris Wang z Columbia University Medical Center w Nowym Jorku zajmował się rozwojem systemów, które ma zamiar wykorzystać do badania drobnoustrojów w jelitach.

Z kolei laboratorium Junkera pracuje nad rejestratorem, którego zamierza użyć do prześledzenia drogi rozwojowej pojedynczych komórek u danio pręgowanego. Jak mówi po raz pierwszy pomyślał o tym podejściu nieco ponad dwa lata temu. "Myślałem, że mój pomysł był egzotyczny" - mówi Junker. "A jednak nagle wszyscy robią to samo."

Źródło: www.nature.com/articles/d41586-018-02068-0





Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: Newsletter II edycja konkursu „Owad w obiektywie” Lekooporne bakterie zabijają setki tysięcy ludzi Kompozyty węglowe do ekranowania mikrofal Onkolog szuka haka na raka Polska technologia wytwarzania paliwa z plastiku Newsletter II edycja konkursu „Owad w obiektywie” Lekooporne bakterie zabijają setki tysięcy ludzi Kompozyty węglowe do ekranowania mikrofal Onkolog szuka haka na raka Polska technologia wytwarzania paliwa z plastiku Newsletter II edycja konkursu „Owad w obiektywie” Lekooporne bakterie zabijają setki tysięcy ludzi Kompozyty węglowe do ekranowania mikrofal Onkolog szuka haka na raka Polska technologia wytwarzania paliwa z plastiku

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje