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斯克里普斯研究中心开发新CRISPR筛选方法,窥探大脑内部的黑匣子

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大脑通常被称为“黑匣子”——很难窥视内部并确定在任何特定时刻发生的事情。这就是为什么很难理解神经系统疾病背后的分子、细胞和基因之间复杂的相互作用的部分原因。但斯克里普斯研究中心开发的一种新的 CRISPR 筛选方法有可能发现这些疾病的新治疗靶点和治疗方法。

《细胞》杂志于2024年5月20日发表的一项研究总结了一种前所未有的规模快速检测与关键发育基因相关的脑细胞类型的方法,有助于揭示不同神经系统疾病的遗传和细胞驱动因素。

经过长达十多年的人类遗传学研究,科学家们已获得了一系列可能导致多种人类疾病的基因变化数据,但了解基因如何引发疾病与了解如何治疗疾病之间存在显著差异。每个潜在风险基因都可能影响一个或多个不同类型的细胞。深入了解这些细胞类型——甚至单个细胞——如何影响基因表达,并对疾病发展产生影响,将对最终治疗该疾病起到关键作用。

这是因为Jin和研究的第一作者、斯克里普斯研究中心的Frank J. Dixon博士生一起发明了一项名为in vivo Perturb-seq的新技术。这项技术利用了CRISPR-Cas9技术和单细胞转录组分析来评估其对细胞的影响,每次作用于一个细胞。科学家可以通过CRISPR-Cas9在大脑发育过程中对基因组进行精确的改变,然后通过单细胞转录组分析对成千上万个细胞进行并行研究,以探究这些改变如何影响单个细胞。

金表示:“我们新的系统可以评估单个细胞在遗传扰动后的反应,这就意味着我们可以判断某些细胞类型是否更容易受到影响,以及在发生特定突变时会有何不同的反应。”

以前,将基因扰动引入脑组织的方法进展缓慢,通常需数天甚至数周,这限制了神经发育相关基因功能研究的进展。但是Jin提出的新筛选方法可以在48小时内快速在活细胞中表达扰动剂,这意味着科学家可以在短时间内快速了解特定基因在不同类型细胞中的作用方式。

这项技术的突破在于实现了之前难以企及的可拓展性——研究小组能够通过一次实验分析超过 30,000 个细胞,比传统方法快了 10 到 20 倍。在检测各种大脑区域(如小脑)时,他们能够收集之前无法触及的成千上万个细胞。

在一个使用新技术的试点研究中,金和她的团队发现,基因扰动对不同细胞类型产生不同影响,引起了他们的兴趣。这具有重要意义,因为受基因扰动影响的细胞类型可能是特定疾病或遗传变异的作用位点。金表示:“虽然某些低丰度细胞类型的群体规模较小,但它们受基因扰动的影响可能高于其他细胞类型,当我们系统地观察多个细胞类型中的其他基因时,就会发现一些模式。这说明单细胞分辨率(能够研究每个单一细胞及其行为)能够为我们提供系统的视角。”

凭借手中的最新技术,金计划将其应用于更深入了解神经精神疾病以及不同细胞类型与大脑各个区域之间的联系。金表示,展望未来,她对这类技术应用于体内其他器官的不同细胞类型,以更好地理解各种疾病在组织、发育和老化方面的影响感到欣喜。


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2024-11-15

得了颈椎病要注意什么
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2024-11-15

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#饮食

2024-11-15

黄斑病的病因、治疗方案及预防措施有哪些
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黄斑病,即黄斑变性,是一种眼部疾病,通常会影响中老年人的视力。黄斑位于视网膜的中心部位,是我们进行详细、清晰视觉的关键。黄斑病可能给患者带来严重的视力问题,甚至导致失明。了解黄斑病的病因、治疗方案以及预防措施对于维护眼部健康至关重要。 病因: 1. 年龄因素:黄斑病主要影响中老年人,是随着年龄增长逐渐发展的疾病。 2. 遗传因素:遗传也被认为是黄斑病的一个重要因素,如果家族中有人患有黄斑病,个体患病的风险可能会增加。 3. 生活方式:吸烟、长时间暴露在阳光下、不良饮食习惯等因素也可能增加患黄斑病的风险。 4. 其他疾病:高血压、高血脂、肥胖等疾病与黄斑病的发病风险有关。 治疗方案: 1. 药物治疗:包括抗血管新生药物、类固醇、抗氧化剂等。这些药物可以帮助控制炎症、阻止血管的生长,从而减缓病情的发展。 2. 激光治疗:激光治疗可以用于特定类型的黄斑病,如湿性黄斑变性,有助于阻止异常血管的生长。 3. 手术治疗:对于一些特定病例,如玻璃体切割术、视网膜移植等手术可能被考虑。 预防措施: 1. 定期眼部检查:定期进行眼部检查,特别是中老年人,可以早期发现黄斑病的迹象。 2. 保持健康生活方式:戒烟、健康饮食、适量运动,有助于降低患病的风险。 3. 佩戴防紫外线眼镜:长时间暴露在紫外线下可能加剧黄斑病的发展,因此佩戴适当的紫外线防护眼镜是一种有效的预防措施。 4. 控制慢性疾病:如高血压、高血脂等慢性疾病,控制好自身健康状况,有助于减少黄斑病的发生风险。 黄斑病是一种常见的眼部疾病,对于患者的生活质量和视力都有着重大的影响。通过了解病因、采取有效的治疗方案和预防措施,可以帮助人们更好地管理和预防黄斑病,保护视力健康,提高生活质量。如果有任何眼部不适或者视力下降的症状,应及时就医,并遵医嘱进行治疗和管理。眼睛是我们重要的感知器官之一,珍惜和保护眼睛,才能享受清晰明亮的世界。

#预防

2024-11-15

健康问答

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