Νέο εργαλείο RNA διεγείρει την παραγωγή πρωτεΐνης σε επιλεγμένα κύτταρα φάσμα

Ένα νέο εργαλείο χρησιμοποιεί ένα συντονιζόμενο μόριο RNA για τον εντοπισμό και τον χειρισμό τύπων κυττάρων σε ζωντανά ζώα και ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό. Αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να διερευνήσουν πώς διαφορετικοί τύποι κυττάρων παίζουν ρόλο στον αυτισμό.

Για να επισημάνουν ή να ελέγξουν επιλεγμένα κύτταρα, οι ερευνητές συνήθως χρησιμοποιούν έναν ιό που έχει σχεδιαστεί για να φέρει το γονίδιο που μας ενδιαφέρει μαζί με έναν εξειδικευμένο ενισχυτή—ένα τμήμα νουκλεοτιδίων που μπορεί να ενεργοποιήσει ένα κοντινό γονίδιο, αλλά μόνο όταν συνδέεται με πρωτεΐνες στα κύτταρα. Ο στόχος συνδέεται . Μετά την ένεση του ιού σε δείγμα ζώου ή ιστού, μόνο αυτά τα κύτταρα-στόχοι εκφράζουν το επιθυμητό γονίδιο. Αλλά αυτή η μέθοδος είναι περιορισμένη επειδή έχουν εντοπιστεί λίγοι κυτταρικοί ενισχυτές.

Τα κύτταρα-στόχοι δείχνουν επίσης συγκεκριμένα μοτίβα γονιδιακής έκφρασης – δακτυλικά αποτυπώματα RNA. Η νέα προσέγγιση, που ονομάζεται CellREADR, χρησιμοποιεί ειδικά για κύτταρα RNA για να παρακάμψει την ανάγκη για έναν ενισχυτή και να παραδώσει ένα αντίγραφο RNA ενός γονιδίου απευθείας στα κύτταρα-στόχους.

«Η νέα μας τεχνολογία είναι μια ριζική απόκλιση από τις προηγούμενες προσεγγίσεις που βασίζονται στο DNA», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Josh Huang, καθηγητής νευροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο Duke στο Durham της Βόρειας Καρολίνας.

Η ομάδα του Huang κατασκεύασε έναν ανιχνευτή που αποτελείται από τρία βασικά συστατικά RNA: μια αλληλουχία “αισθητήρα” που συνδέεται με ένα ειδικό για το κύτταρο αγγελιοφόρο RNA (mRNA), την κωδικεύουσα αλληλουχία για το γονίδιο ενδιαφέροντος και μια αλληλουχία “αναστολέα” που εμποδίζει την έκφραση αυτού. γονίδιο.. Όταν ο ανιχνευτής συνδέεται με το mRNA, η προκύπτουσα δίκλωνη δομή ενεργοποιεί ένα φυσικό ένζυμο επεξεργασίας που ονομάζεται ADAR, το οποίο αντικαθιστά τα γράμματα στον ανιχνευτή.

Συγκεκριμένα, το ADAR επεξεργάζεται και αδρανοποιεί την ανασταλτική αλληλουχία, προκαλώντας σύνθεση της πρωτεΐνης που κωδικοποιείται από τον ανιχνευτή. Η περιοριστική αλληλουχία παραμένει ανέπαφη σε κύτταρα που δεν εκφράζουν το mRNA, επομένως δεν παράγεται πρωτεΐνη εκεί. Σύμφωνα με τους ερευνητές, επειδή το ADAR υπάρχει σε όλους τους ιστούς σε όλα τα ζωικά είδη, μπορεί να προσαρμοστεί σε διαφορετικά μοντέλα ασθενειών.

Αυτό θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι για την έρευνα για τον αυτισμό, δήλωσε ο Karun Singh, ανώτερος επιστήμονας στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Krembil στο Πανεπιστημιακό Δίκτυο Υγείας στο Τορόντο του Καναδά, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. Οι ερευνητές μπορούν να στοχεύσουν το CellREADR σε γονίδια που σχετίζονται με τον αυτισμό για να παρακολουθούν την ένταση έκφρασής τους σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων, λέει.

Επιπλέον, οι πρόοδοι στους μονοκύτταρους άτλαντες εγκεφάλου είναι πιθανό να αποκαλύψουν μια ποικιλία τύπων εγκεφαλικών κυττάρων, μερικοί από τους οποίους μπορεί να είναι σημαντικοί στον αυτισμό, λέει ο Singh. Προσθέτει ότι η ανίχνευση χρησιμοποιώντας προσεγγίσεις που βασίζονται σε RNA σημαίνει ότι η διαθεσιμότητα καλών αντισωμάτων δεν αποτελεί εμπόδιο για τους ερευνητές.

ΤΟι ερευνητές εξέτασαν το CellREADR χρησιμοποιώντας έναν ανιχνευτή που περιέχει μια ακολουθία αισθητήρα για το mRNA CTIP2 – που εκφράζεται από γλουταμινεργικούς προεξέχοντες νευρώνες στο εξωτερικό στρώμα του εγκεφάλου – παράλληλα με μια αλληλουχία που κωδικοποιεί μια φθορίζουσα πρωτεΐνη. Συσκεύασαν τον ανιχνευτή σε έναν ιό και τον ενέθηκαν απευθείας στον εγκέφαλο ποντικών. Η φθορίζουσα πρωτεΐνη φώτισε με επιτυχία το 90% των γλουταμινεργικών νευρώνων των ζώων με βάση τις κηλίδες αντισώματος CTIP2 μεταθανάτιου ιστού.

Στη συνέχεια τροποποίησαν τον ανιχνευτή για να κωδικοποιήσει μια ενεργοποιημένη από το φως εκδοχή της πρωτεΐνης του διαύλου ιόντων και την έγχυσαν σε μια περιοχή του εγκεφάλου που εμπλέκεται στην κίνηση. Η ελαφριά διέγερση του εγκεφάλου ενεργοποίησε τους γλουταμινεργικούς νευρώνες CTIP2 σε αυτήν την περιοχή, αναγκάζοντας τα ποντίκια να κινούν τα μπροστινά πόδια τους, υπογραμμίζοντας τη δυνατότητα αυτού του εργαλείου να ελέγχει την κυτταρική λειτουργία στα ζώα.

Η τεχνική λειτούργησε επίσης σε εγκεφαλικό ιστό του φλοιού που αφαιρέθηκε από άτομα με επιληψία κατά τη διάρκεια χειρουργικής επέμβασης. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένας ανιχνευτής σχεδιασμένος για να εκφράζει φθορίζουσα πρωτεΐνη όταν ανιχνεύει το mRNA για το FOXP2, ένα γονίδιο που σχετίζεται με τον αυτισμό που εμπλέκεται στην εκμάθηση της γλώσσας, φωτίζει τους νευρώνες που είναι υπεύθυνοι για τη μάθηση και τη μνήμη. Ευρήματα τον Οκτώβριο Φύση.

Ο Huang λέει ότι το νέο εργαλείο θα μπορούσε επίσης να προσαρμοστεί για θεραπευτικούς σκοπούς. Ορισμένες μορφές αυτισμού προκαλούνται από μεταλλάξεις που δρουν νωρίς στην ανάπτυξη και είναι «σχεδόν αδύνατο να επηρεαστούν από τη γονιδιακή τροποποίηση». Αλλά διαφορετικές μεταλλάξεις συγκλίνουν στα ίδια κυκλώματα του εγκεφάλου, τα οποία οι επιστήμονες μπορούν να στοχεύσουν χειραγωγώντας τους τύπους κυττάρων που συνθέτουν αυτό το μονοπάτι, λέει.

Leave a Comment