《终结者 5》Lite 版:华人博士生用电控制基因表达,成果登上 Nature 子刊

[休闲] 时间:2024-03-29 22:10:22 来源:蓝影头条 作者:娱乐 点击:192次
施瓦辛格主演的终结者L制基电影《终结者 5》当中,人类领袖 John 被改造成了半机器人。版博士改造之后,华人John 的生用上行动被机器所掌控,成为了机器的电控达成傀儡。

而现在,因表人类的果登一些生命活动,真的终结者L制基可以从外界来控制了,比如用电调节基因表达。版博士

来自苏黎世联邦理工学院的华人华人博士生 Jinbo Huang 和团队研制了一种新的生物接口。这种接口名为「直流电激活的生用上调节技术」(DC-Actuated Regulation Technology)。

它可以通过电信号对细胞进行刺激,电控达成进而启动或暂停某个基因的因表表达。

现在,果登这项研究已经登上了 Nature 子刊。终结者L制基

那么,DART 是如何实现基因表达控制的呢?

电刺激开启基因表达

基因表达的调控方式有很多种,这项研究是基于转录水平的调控进行的。在真核生物的基因中,有被称为顺 / 反式作用元件的特殊序列。这些序列不编码蛋白质,但对基因的表达起到控制作用。

我们知道,细胞所处的环境当中有大量的水和氯离子。

通入直流电时,阴阳两级分别产生氯气和氢气,同时还有自由基的产生。自由基会与细胞内的物质发生作用,生成活性氧(ROS)。同时在细胞内存在 Keap1-Nrf2-ARE 通路,其中的 Keap1 受体对 ROS 敏感。

一般情况下,Keap1 和 Nrf2 是结合在一起的,而当 ROS 含量增高时,Keap1 会将 Nrf2 释放。

Nrf2 进入细胞核后会与 ARE 结合,而 ARE 就是一种顺式作用元件。其中就包括了供 RNA 聚合酶识别的启动子。ARE 结合 Nrf2 之后被激活,转录过程开始,下游基因被表达。比如胰岛素合成基因就是此处「下游基因」中的一种。

当电刺激消失后,ROS 水平也随之下降,相关通路关闭,基因表达停止,实现了操作的可逆性。

或可用于 1 型糖尿病治疗

实验中,研究人员让 1 型糖尿病模型小鼠重新分泌了胰岛素。不过这一过程使用的并非小鼠自身的胰岛 B 细胞,而是人源细胞。

此中包括了人胚肾细胞系 (HEK293) 和人间充质干细胞系 (hMSC)。其中 HEK293 用于 DART 系统的构建、测试和调节,而 hMSC 则是测试的靶细胞。

通过基因工程方式,研究人员让结合了 TERT 的 hMSC 细胞系 (hMSC-TERT) 表达胰岛素基因。该细胞系具有能同时进行增殖和分化的特点,是基因相关研究中常用的细胞。研究人员把这种细胞植入小鼠的背部,然后通过电流进行刺激。结果,这些 hMSC 细胞成功地分泌出了胰岛素。

研究团队每天用 4.5V 的直流电源对小鼠背部施加 10 秒钟的刺激。结果在连续四周之内,实验组小鼠体内的胰岛素含量均显著高于对照组。且在前两天内血糖迅速下降至接近正常水平,并在接下来的四周中保持稳定。

对小鼠糖化血红蛋白 (HbA1c) 水平的监测结果也显示,在电刺激 4-6 周后接近了正常水平。HbA1c 是一项用于衡量一段时间内整体血糖水平的指标,可以排除单点血糖值的偶然因素。

上述实验结果表明,将这项技术用于 1 型糖尿病治疗的理论基础是存在的。接下来的工作,就是找到适合人类的调控参数和植入方式。

如果能够成功,甚至把 DART 接入互联网,远程的基因和细胞的疗法将成为可能。当然,治疗疾病只是 DART 的潜在应用之一,今后也许还有更多的用法。

我们不妨期待一下 DART 落地的那一天。

论文地址:

https://www.nature.com/articles/s42255-023-00850-7

参考链接:

https://www.vice.com/en/article/g5yjnx/scientists-control-human-dna-with-electricity-in-leap-forward-study-reports

广告声明:文内含有的对外跳转链接(包括不限于超链接、二维码、口令等形式),用于传递更多信息,节省甄选时间,结果仅供参考,所有文章均包含本声明。

(责任编辑:知识)

    相关内容
    精彩推荐
    热门点击
    友情链接