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研究人员通过无线方式破解“老板”基因,向重新编程人类基因组迈出了一步

当暴露于激光时,基因FGFR1在其天然状态和基因中,导致基因激活和失活。

左边的图像显示了自然状态下的FGFR1基因。右边的图像显示了该基因暴露在激光下时,会导致该基因激活和失活。图片:布法罗大学雷竞技nb官方主赞助商雷竞技raybet官方下载。raybet雷竞客户端

由科里NEALON

发表2019年7月19日

“光基因组界面的潜力是巨大的。它可以大大减少对某些疾病的药物和其他疗法的需求。它还可能改变人类与机器的互动方式。”
Josep M. Jornet,副教授
电气工程系

现在好像所有东西都是无线的。现在,这包括重新编程人类基因组的努力。

一个新的UB LED研究描述了研究人员如何无线控制FGFR1 - 一种在实验室生长的脑组织中对人类从胚胎生长的关键作用的基因。

这项研究的作者说,操纵基因的能力可能会带来新的癌症治疗方法,以及预防和治疗精神分裂症等精神疾病的方法。

这项工作由乌龙岛大学的研究人员Josep M. Jornet、Michal K. Stachowiak、Yongho Bae和Ewa K. Stachowiak带头进行,并在6月版的《科学》杂志上发表了报告电气电子工程师协会的诉讼程序

它代表着基因操纵技术向前迈进了一步,可能会颠覆癌症的治疗,以及精神分裂症和其他神经疾病的预防和治疗。该研究的作者称其为“光基因组学”,即通过激光和纳米技术控制人类基因组。

“奥波因界界面的潜力是巨大的,”工程学学院电气工程系副教授jornet说,“工程学系副教授说。“它可能会大大减少对某些疾病的药物和其他疗法的需求。它也可能改变人类如何与机器互动。“

从“光遗传学”到“光基因组学”

在过去的20年里,科学家们一直在结合光学和遗传学——光遗传学领域——目的是利用光来控制细胞之间的相互作用。

通过这样做,我们有可能通过纠正细胞之间发生的错误沟通来开发新的疾病治疗方法。虽然这项研究前景光明,但它并没有直接解决指导人类生长和导致许多疾病的基因蓝图中的缺陷。

这项新研究开始解决这个问题,因为FGFR1(成纤维细胞生长因子受体1)左右着大约4500个其他基因,约占人类基因组计划估计的人类基因组的五分之一,Stachowiak说。

“在某些方面,它就像一个老板基因,”堪萨斯大学雅各布斯医学和生物医学学院病理和解剖科学系教授斯塔乔维亚克说。“通过控制FGFR1,理论上可以防止精神分裂症、乳腺癌和其他类型的癌症中普遍存在的基因失调。”

光激活切换开关

研究团队能够通过创建微小的光子脑植入物来操纵FGFR1。这些无线设备包括纳米激光器和纳米天线,并在未来纳米探测器中。

研究人员将植入物植入脑组织,脑组织由诱导多能干细胞培养而成,并通过光激活分子开关增强。然后他们在组织上触发不同的激光——普通的蓝色激光、红色激光和远红色激光。

这种相互作用使研究人员能够激活和失活FGFR1及其相关的细胞功能——本质上破解了该基因。斯塔乔维亚克说,这项工作最终可能使医生能够操纵病人的基因组结构,提供一种预防和纠正基因异常的方法。斯塔乔维亚克还在生物医学工程系担任职位,这是雅各布斯学院和工程学院的一个联合项目。

下一步

这一进展还远未进入医生办公室或医院,但研究团队对接下来的步骤感到兴奋,其中包括3D“迷你大脑”和癌变组织的测试。

额外的研究作者包括裴淼和电气工程系中的桑湾;Brandon Decker,Aesha Desai,病理学和解剖学科的Christopher Handelmann;宾夕法尼亚大学梁峰;和波兰玛丽亚Sklodowska-Curie纪念癌症中心和肿瘤学院安娜Balcerak。

这项研究得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)的资助。