新的基于CRISPR的技术可加速识别与健康和疾病相关的基因

斑马鱼——一种与人类共享许多相同基因的小型、快速生长的生物——对许多生物学家都有帮助，他们发现它们非常适合研究从生物体如何发育到神经系统如何驱动行为的广泛问题。现在，有了犹他大学健康科学家开发的一项名为 MIC-Drop的新技术，这种鱼将在大规模遗传研究中变得更加强大。

MIC-Drop 的开发由化学生物学家Randall Peterson 博士领导。U Health 药学院院长，使研究人员能够有效地将 CRISPR 基因编辑系统部署到斑马鱼中，以在单个实验中快速评估数百个基因的功能。这一进步标志着第一次可以在任何动物模型中使用强大的、获得诺贝尔奖的 CRISPR 技术进行筛选。Peterson 的团队已经使用 MIC-Drop 来识别对心脏健康发育和功能至关重要的几个基因。他们的方法和发现于 2021 年 8 月 19 日发表在《科学》杂志上。

CRISPR 系统是一种用于修饰 DNA 的可编程方法。为了使用它，研究人员将一种 DNA 切割酶(通常是一种称为 Cas9 的酶)引入细胞，并伴随着一个 RNA 指导，告诉酶在哪里切割。这可以是修改基因序列的第一步，或者只是关闭基因。

该方法使斑马鱼和其他实验室生物的基因编辑更快、更便宜、更精确——但是，彼得森说，一次研究多个基因的规模很难扩大。为了使斑马鱼胚胎中的单个基因失活，研究人员制备了靶向该基因的引导 RNA，然后将其与 Cas9 酶混合，将溶液装入针中，然后将经过仔细校准的溶液体积注入胚胎中。如果他们想灭活不同胚胎中的不同基因，他们必须用新的 Cas9/guide RNA 溶液装入新针头。“这个过程一直集中在一个基因或一次修改上，”彼得森说。“所以，如果你想做 100 个基因，它的工作量是其 100 倍。”

MIC-Drop 代表 Multiplexed Intermixed CRISPR Droplets，它通过将 CRISPR 系统的组件包装成微小的油包裹液滴来解决这个问题，这些液滴可以混合在一起而不会混合其内容物。为了使用 MIC-Drop 对许多基因进行筛选，研究人员首先创建了一个引导 RNA 库。每个向导 RNA 都与 Cas9 酶一起打包成自己的液滴。为了跟踪目标基因，每个液滴还包含一个识别其内容的 DNA 条形码。

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