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RNA-IN/RNA-OUT基因线路的创新研究

找药助理
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关键词: #健康资讯

  2024年10月10日,中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所娄春波课题组与清华大学生命科学学院吴琼课题组合作,在《Nature Communications》上发表了题为“High-resolution and programmable RNA-IN and RNA-OUT genetic circuit in living mammalian cells”的研究论文。该研究通过构建具备感应和响应功能的RNA-IN/RNA-OUT基因线路,实现了对内源RNA调控网络的重构,并具备了活细胞内RNA序列点突变的高感知能力。

  随着单细胞技术的快速发展和各类细胞图谱计划的推进,研究者们得以解析细胞类型和状态。然而,RNA作为决定细胞类型和状态的核心介质,其表达的失调或突变可能导致多种病变的发生。现有技术大多止步于RNA的检测,缺乏将RNA变化信号转化为细胞状态调控的能力。虽然最新的RNA传感器如eToehold switch和ADAR switch在RNA浓度感应方面有所突破,但仍存在设计灵活性差和脱靶毒性等局限性。因此,如何在活细胞中精准、高效、可编程地感应和调控RNA的动态变化仍然是生命科学和医药领域的一大挑战。

  RNA-IN/RNA-OUT基因线路的构建

  为解决上述问题,研究团队提出了一种新的策略,开发了一种高灵敏、可编程、具单核苷酸分辨率的RNA感应及响应基因线路,命名为RNA-IN/RNA-OUT。该线路主要由三个模块组成:上游的RNA识别感知模块(RNA-IN)、下游的内源RNA表达输出模块(RNA-OUT)以及负责信息处理的模块。研究人员通过“识别-激活”的策略构建了可编程的RNA传感器,称为CASP传感器,来感知RNA动态信号。

  CASP传感器包括可编程的RNA结合蛋白(DiCas7-11)和效应蛋白,能够通过crRNA引导激活蛋白酶活性,释放锚定在细胞膜的效应蛋白,从而实现转录调控。经过精密设计,研究团队成功将RNA的灵敏感应能力提升至能够检测到低至8个转录本每百万条转录本(TPM)的水平。

  单碱基突变的灵敏检测

  除了RNA表达异常,基因突变同样是导致多种疾病的重要原因。由于野生型与突变型RNA序列之间往往仅有单个核苷酸的微小差异,传统检测方法难以有效识别。为解决这一挑战,CASP传感器中的关键元件“DiCas7-11”展示了对单碱基突变的较高容忍度。研究团队通过引入辅助突变位点的协同策略,首次将单点突变的感知能力从1.5倍提升至94倍,实现了对单碱基突变的高灵敏检测,尤其在肿瘤关键基因如KRAS、TP53等的检测中,CASP传感器表现出了优异的识别能力。

  应用前景与总结

  研究团队进一步将CASP传感器与可编程的内源性激活器dSpCas9-VPR连接,形成完整的RNA-IN/RNA-OUT基因线路,实现了对不同表达水平RNA的超灵敏感知与灵活操控。这一线路可用于连接持续表达的RNA以激活孕酮的内源性合成代谢网络,动态监测细胞分化状态变化,以及选择性识别并杀死特征点突变的癌细胞。

  综上所述,RNA-IN/RNA-OUT基因线路具备高灵敏度、可编程性和单碱基分辨率的特点。该技术不仅能在活细胞中感应RNA的动态变化,还能直接将信号转换为特定基因的转录调控指令。这为细胞命运的操控提供了革新性的技术支持,并在细胞与基因治疗、细胞重编程以及生物合成等领域展现了广泛的应用前景。

温馨提示:医疗科普知识仅供参考,不作诊断依据;无行医资格切勿自行操作,若有不适请到医院就诊。

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汞皮炎会影响日常活动吗
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#运动

2025-01-19

大肠癌筛查需要做哪些检查
大肠癌筛查需要做哪些检查
大肠癌是一种常见的恶性肿瘤,早期发现并进行有效筛查可以大大提高治愈率和生存率。针对大肠癌筛查,医学界普遍推荐一系列的检查项目,以确保尽可能准确地检测到肿瘤或异常肠道病变。以下是大肠癌筛查需要进行的一些主要检查项目: 1. 粪便潜血检查:这是最常见的筛查方法之一。它通过检测粪便中是否存在隐血来间接发现肠道内的异常情况。这项检查简单易行,但其结果可能会受到饮食、药物和其他因素的影响。 2. 结肠镜检查:结肠镜检查是一种直接观察结肠内部情况的方法,可以发现肠道内的息肉、炎症和肿瘤等异常。这种检查需要在医疗专业人员的指导下进行,并常常需要一定的准备工作,如清肠。 3. 乙状结肠镜检查:乙状结肠镜检查是一种类似于结肠镜检查的筛查方法,但其范围仅限于直肠和乙状结肠。它适用于对结肠镜检查不适合的人群或对结肠癌风险较低的人群。 4. 虚拟结肠镜检查:虚拟结肠镜检查是一种无创伤的筛查方法,通过计算机断层扫描(CT扫描)或核磁共振成像(MRI)技术对结肠进行三维重建,从而发现结肠内的异常情况。 5. 染色结肠镜检查:染色结肠镜检查是结肠镜检查的一种变体,通过在检查过程中应用染色剂来增强异常区域的可见度,从而提高检测率。 6. 遗传学检测:对于家族史中存在大肠癌或遗传性肠道疾病的个体,遗传学检测可以帮助评估其患大肠癌的风险,并指导进一步的筛查和预防措施。 7. 血液标志物检测:一些特定的血液标志物,如癌胚抗原(CEA),在大肠癌的筛查和监测中可能起到一定作用。但是,血液标志物检测通常不能单独用于大肠癌的诊断,常与其他检查方法结合使用。 总的来说,大肠癌筛查需要结合多种不同的检查方法,以尽可能提高早期发现大肠癌和肠道异常病变的准确性和敏感性。对于每个个体来说,最适合的筛查方案可能会因其个人风险因素、家族史、年龄和健康状况等而有所不同,因此建议在医生的指导下选择合适的筛查方法。及早发现和治疗大肠癌,可以有效地提高治愈率和生存率,减少疾病对个体健康的危害。

#检查

2025-01-19

胸壁结核患者的日常护理
胸壁结核患者的日常护理
胸壁结核是一种由结核分枝杆菌引起的感染,主要影响胸腔的肌肉和骨骼结构。这种疾病在发展中国家较为常见,患者常常伴有严重的病理变化和疼痛症状,因此日常护理显得尤为重要。良好的护理不仅可以减轻患者的疼痛,促进康复,还能提高患者的生活质量。以下是对胸壁结核患者进行日常护理的一些建议。 1. 病情观察 护理人员及家属应时刻关注患者的病情变化,包括呼吸情况、胸痛程度、体温变化等。定期记录患者的症状和体征变化,以便及时发现病情进展或并发症。如发现明显的病情变化,应及时联系医生。 2. 疼痛管理 胸壁结核患者常常伴有明显的疼痛,因此有效的疼痛管理非常重要。可以根据医嘱给予适当的止痛药物,同时注意观察其效果和副作用。此外,在疼痛部位进行局部热敷或按摩也能缓解患者的不适感,促进血液循环。 3. 呼吸训练 由于胸壁结核可能影响患者的呼吸功能,护理人员应指导患者进行呼吸训练。深呼吸、咳嗽训练和肺部排痰练习都可以帮助改善呼吸功能,促进肺部健康。患者可在安静的环境中进行这些训练,避免过度疲劳。 4. 营养支持 良好的营养状况对恢复至关重要。应根据患者的情况,提供丰富的营养饮食,包括高蛋白、高热量的食物。同时,保证患者的水分摄入,避免脱水。此外,鼓励患者多吃新鲜水果和蔬菜,以增强免疫力。 5. 心理支持 胸壁结核的治疗过程较长,患者可能会感到沮丧和焦虑。护理人员和家属应给予患者充分的心理支持,倾听他们的感受,鼓励他们积极面对疾病。必要时,可以寻求心理咨询师的帮助,提供专业的心理支持。 6. 配合治疗 患者应严格按照医生的指导进行治疗,包括定期服用抗结核药物、按时复诊等。护理人员应提醒患者勿擅自停药或调整药物剂量,同时定期检查患者的用药情况,确保治疗的顺利进行。 7. 预防措施 胸壁结核具有传染性,患者在日常生活中需要采取一定的预防措施,避免将病菌传播给他人。建议患者在咳嗽或打喷嚏时用纸巾遮住口鼻,勤洗手,避免与家人和他人过于亲密的接触。同时,家庭环境应保持良好通风,定期消毒。 结语 胸壁结核的日常护理关注患者的生理和心理需求,通过综合性的护理措施,可以有效促进患者的康复,提高生活质量。护理人员和家属应齐心协力,共同为患者创造一个良好的恢复环境,帮助他们早日摆脱疾病的困扰。

#护理

2025-01-19

心绞痛患者如何避免过度劳累
心绞痛患者如何避免过度劳累
心绞痛,因为它攻击时带来的剧痛让人倍感惊恐。它像一支无声的箭,随时随地袭击身体,提醒我们要更加关爱自身,远离过度劳累,适时休息,以维持健康生活。对于心绞痛患者而言,生活中的一切细节都需要更多的关注和呵护,避免过度劳累成为日常生活中不可或缺的一环。 首先,心绞痛患者应当谨慎规划和安排工作和生活。避免长时间过度劳累,注意适当分配工作与休息时间。工作之余,要保持适度的运动,如散步、慢跑等,有助于提高心肺功能,缓解疲劳。 其次,饮食也是非常重要的。避免暴饮暴食和摄入过多高脂肪、高糖食物,保持饮食清淡、多样化,多摄入蔬菜水果等富含膳食纤维的食物,有利于降低胆固醇,减轻心脏负担。 此外,保持心情愉快也是预防心绞痛复发的重要因素之一。学会放松心情,积极面对生活中的压力与挑战,可以有效降低身体紧张程度,对改善心血管健康有着积极的影响。 最后,定期复诊和遵医嘱用药同样至关重要。心绞痛是一种慢性疾病,需要伴随长期的治疗和管理。及时就医,遵医嘱用药,可以有效减少心绞痛的发作,提高生活质量。 在现代社会,过度劳累已经成为许多人常见的健康问题,而对于心绞痛患者来说,过度劳累往往会引发严重的后果。因此,我们应该重视身体健康,保持良好的作息习惯,避免过度劳累,守护自己的健康。希望每位心绞痛患者都能在健康的道路上平安前行,享受生活的美好。

#预防

2025-01-19

心律失常的早期诊断
心律失常的早期诊断
随着现代生活节奏的加快和压力的增加,心律失常成为影响人们健康的一个重要问题。心律失常是指心脏的节律异常,包括心动过缓、心动过速、心房颤动等。尽管心律失常可能是一种常见的心脏问题,但它也可能是一种具有潜在风险的疾病,因此早期诊断变得至关重要。 在日常生活中,有些人可能会出现心悸、胸闷、头晕、乏力等症状,这些都有可能是心律失常的早期表现。有些心律失常可能是无任何症状的,这增加了诊断的难度。因此,及早发现心律失常的迹象,进行早期诊断显得尤为重要。 首先,定期体检是预防心律失常的重要手段之一。通过测量血压、心率、心电图等指标,可以及早发现心律失常的征兆。特别是对于有心血管疾病家族史或其他潜在风险因素的人群,定期体检尤为必要。 其次,健康生活方式也对预防心律失常起到关键作用。保持适当的体重、均衡饮食、适量运动、避免过度摄入咖啡因和酒精等都有助于维护心脏健康。此外,避免烟草和其他有毒物质的摄入同样对心脏健康至关重要。 最后,一旦出现可能的心律失常症状,及时就医也是至关重要的。医生可以通过详细的病史询问、体格检查和心电图等检查手段,帮助确立诊断并制定合理的治疗方案。在一些情况下,可能还需要进一步的心脏监测或其他检查来确认诊断。 总而言之,早期诊断对于心律失常的治疗和管理至关重要。通过定期体检、健康生活方式和及时就医,我们可以更好地发现心律失常的早期迹象,从而及时干预,降低患病风险,维护心脏健康。让我们重视心脏健康,珍爱生命,及早发现并正确处理心律失常。

#诊断

2025-01-19

健康问答

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