強大的新工具可用於神經科學研究，研究大腦發育，記憶和學習機制，以及大腦失調在成癮，抑鬱，精神分裂症和阿爾茨海默氏病等神經精神疾病中的作用。
這種分子生物學工具是由阿拉巴馬大學伯明翰分校的研究人員開發和驗證的，能夠選擇性，穩健地打開神經元中的基因。它已被遞送到培養皿中生長的神經元，更重要的是，它也已被遞送到成年大鼠的大腦神經元。該工具可以同時增加單個基因的表達或多個基因的表達，並且可以控制增加的基因表達量。
這種提高基因表達的選擇性能力（這意味著該基因產生了更多的mRNA，可以編碼更多的蛋白質），使研究人員能夠查詢單個基因或基因組的作用。
這些查詢是了解在發育過程中不同基因程序的表達如何控制大腦生長，接線和產生的神經元類型的基礎。對於成年人的大腦，該工具可以幫助解釋由於神經活動和行為經驗捕魚達人攻略而改變的基因程序如何導致適應性行為。的博馬娛樂城 該工具還可以幫助研究基因程序的失調-其中許多基因失調與神經精神疾病有關-發生在大腦發育過程中或成人大腦發育完全過程中。
該工具使用知名 娛樂城註冊送體驗金基於CRISPR的技術，已包裝到慢病毒中，用於穩定引入神經元。
UAB負責人傑里米·戴（Jeremy Day）博士說：“基於CRISPR的技術提供了質疑基因功能的新途徑，但有絲分裂後神經元中轉基因表達的困難已延遲了這些工具在中樞神經系統中的整合。”研究小組。 “在這裡，我們展示了一種高效的，神經元優化的基於雙慢病毒的基於CRISPR的轉錄激活系統，能夠實現強大，模塊化和可調的基因誘導以及多重基因調控贏家娛樂城在博客娛樂城跨越幾個主要囓齒動物神經元培養系統的離子。”
Day是UAB醫學院神經生物學系的助理教授，也是UAB Civitan國際研究中心的科學家。這項研究發表在eNeuro雜誌上，共同作者是UAB神經生物學系的K在herine E. Savell和Svitlana V. Bach博士。
“隨著CRISPR技術的發展，我們能夠根據需要選擇性地編輯基因和基因表達水平，”范德比爾特大學范德比爾特腦研究所助理教授Erin Calipari博士說，他沒有參與該研究。研究。 “這提供了一個強大的新工具，可以將基因表達和基因調控的作用與細胞功能和行為聯繫起來；但玩運彩直到現在，這些系統仍主要針對細胞培養進行了優化。”
“雖然聽起來很瑣碎，”威力彩開獎號碼卡利帕里說，“將遺傳工具從文化轉移到體內使用非常困難。這項技術將徹底改變體內這些系統的使用，以將特定大腦區域特定基因的轉錄調節子的變化與神經活動和行為聯繫起來。此外，這些工具將允許在清醒和表現行為的動物中對單個基因或基因組進行特定區域的操縱，這將使我們對基因表達在行為中的作用有前所未有的認識。”
她說：“了解控制這一過程的基本機制，是開發選擇性治療精神病的第一步。”
研究細節
CRISPR / Cas9系統被廣泛稱為分子剪刀，可以在基因組中的精確位點切割以去除基因或添加基因。不能切割DNA的非活性形式的CRISPR / Cas9可以與轉錄效應子連接，以激活基因在精確位置的表達。 Day和同事使用了名為CRISPRa的系統。他們將其包裝到慢病毒中以允許CRISPR機制的穩定表達，從而使研究人員能夠測試其調節神經元基因的能力。該系統包括一個帶有激活子的CRISPR缺陷Cas9和一個嚮導tha娛樂城 將CRISPR-dCas9引導至基因組精確點的RNA。
在神經元中使用CRISPRa的一個局限性是，通常用於驅動其他類型細胞中的分子機制的啟動子不能有效地驅動CRISPR在神經元中的表達。為了避免這種情況，UAB研究人員根據人Synapsin或SYN基因的啟動子序列選擇了神經元特異性啟動子，以在神經元中表達CRISPRa工具。然後，UAB研究人員開發了CRISPR單嚮導RNA，以將該系統靶向各種不同的基因，從小轉錄因子到大細胞外蛋白。他們表明，該系統顯著誘導了來自大腦皮層，海馬和紋狀體的原代大鼠神經元中這些基因靶標的表達。
使用多個單一的指導RNA，稱為多路復用，可以對單個基因進行可調上調，或者對多個基因進行協同上調。
UAB小組還對非常複雜的大腦基因，大腦衍生的神經營養因子或Bdnf進行了系統測試。由於其複雜的轉錄調控，Bdnf極難研究，但對於其在各種過程（例如神經元分化和存活，樹突生長，突觸發展，長期增強和記憶形成）中的核心作用而言，Bdnf至關重要。 Bdnf具有九個不同的啟動子位置，每個都導致一個變異的mRNA轉錄物。
“由於這種複雜性，試圖刻畫神經元中單個Bdnf mRNA的不同功能角色的嘗試產生了相互矛盾的結果，目前可用的工具要么缺乏選擇性上調單個Bdnf轉錄本變體的能力，要么需要繁瑣的分子克隆方案來產生基因特異性靶向構造，”戴說。
Day和同事能夠使用他們的CRISPR-dCas9系統將Bntf上兩個不同位點的單個啟動子特異性靶向。每個都只誘導該位點的轉錄本，而不會改變其他啟動子上的表達。然後，他們對每個獨特轉錄本下游誘導表達的差異表達基因進行了表徵，並測量了神經元生理學的伴隨變化。
最後，研究人員通過立體定向手術將攜帶CRISPRa的慢病毒注入大腦的前額葉皮層，海馬和伏隔核中，驗證了其成年大鼠的基因調控系統。
普林斯頓神經科學研究所助理教授凱瑟琳·詹森·佩納（C在herine JensenPeña）博士說：“我認為，我們現在才剛剛開始通過產生像此類的效應子偶聯dCas9工具來探索基因調控的類型。”誰沒有參與這項研究。 “這為神經科學開闢了令人興奮的可能性，特別是對於研究腦功能和腦疾病的複雜性。”
本文已由阿拉巴馬大學伯明翰分校提供的材料重新發表。注意：材料的長度和內容可能已被編輯。有關更多信息，請聯繫引用的來源。
參考：Savell，K. E.，Bach，S. V.，Zipperly，M.E.，Revanna，J.S.，Goska，N.A.，Tuscher，J.J.，…Day，J.J.（2019）。經過神經元優化的CRISPR / dCas9激活系統，可進行穩定而特定的基因調節。 ENeuro，ENEURO.0495-18.2019。 https://doi.org/10.1523/ENEURO.0495-18.2019
