编写DNA* 赋予细胞抗病毒能力

2022-09-23 03:21:43 文章来源:网络

本文转自:科技日报

苏芊 科技日报记者 刘传书

“生命是一串复杂的**”。

人类有两万多个基因,储存着生命从生长到凋亡的全部信息。从发现DNA结构,到解读、编写DNA,科学家们不遗余力地探索DNA的**,赋予生命规律以科学意义。

8月2日,一项发表于《自然—通讯》的研究,提供了利用多重复合的碱基编辑技术在人类基因组中能将蕴藏遗传信息的碱基序列TAG转换为TAA的技术框架,并一次转染成功实现了多达33个基因位点的同步编辑,将来结合蛋白质工程化可赋予细胞抗病毒的能力。

该研究为哺乳动物基因组多重复合编辑,以及基因组重编码制备抗多种天然病毒人类细胞系提供了方向与路径。

深圳先进院合成所陈宇庭**士,哈佛大学**学院Eriona Hysolli**士,哈佛大学陈安璐**士和哈佛大学Stephen Casper为共同**作者;哈佛大学**学院George Church教授、深圳先进院合成所刘陈立研究员与哈佛大学**学院Eriona Hysolli**士为共同通讯作者。

编写生命体的“摩斯**”

战争时期,人们通过摩斯**传递信息。而在生命体中,也蕴藏着一串“遗传**”。

在DNA的双螺旋结构中,A、T、C、G是其结构上的碱基,通过不同的碱基配对,**终可以排成64个**子,这被称为生命的“遗传**”**括了能够编码20种天然氨基酸的61个**子,以及作为终止信号的3个**子。而该成果正是利用基因组重编码技术针对“遗传**”进行编码,旨在赋予生命体或细胞以抗病毒能力。

2016年,George Church等人提出了GP-write,旨在从被动读取基因组转向主动编写基因组,利用生物工程技术以解决人类面临的许多全球问题,如病毒感染、濒危物种增多、气候变暖等。2018年,GP-write发起者们提出了基因组重编码来构建抗病毒人类细胞系计划。

在此基础上,研究团队提出了一个潜在方案来制备抗病毒人类细胞系,即在全基因组范围内将终止**子TAG转化为TAA,并将内源**真核释放因子替换为具有选择**通读的工程化突变体,使得人类细胞系具有抗病毒的能力。

研究初期,为了快速且**准地定位DNA**子的具体位置,研究团队自主研发了GRIT**。

“GRIT软**就像一个‘搜索引擎’,它能够在全基因组范围内进行搜索、定位所需要的**子,同时能够提供改造**子所需的向导RNA(gRNA)。我们利用GRIT**识别了人类基因组中所有的TAG**子,并合成了将TAG转换为TAA的gRNA,用于碱基编辑,”陈宇庭说道。

随后,他们借助多个gRNA同步递送及胞嘧啶碱基编辑器(CBE)稳定表达进行非靶向链C到T修改,成功实现将TAG转换为TAA,并通过全基因组测序、RNA测序、核型分析3种方式对单克隆细胞的转换结果进行评估,结果显示一次转染成功实现了33个基因位点的同步编辑,且没有观察到细胞基因表达异常及明显的染色体异常等。

基因编码迈出“抗病毒”**步

人类基因组重编码是一个系统而复杂的基因组工程。在本研究中,从识别基因组位置到多位点基因编辑,再将每个可实现的技术环节形成**终系统的、可操作的工作框架是难点之一。

研究团队历时4年,经过数次模拟、实践与验证后,成功构建了在人类全基因组范围内将TAG终止**子转换为TAAs的工作框架,同时也在技术上实现了通过一次转染在单个克隆中多达33个基因位点编辑。

该研究迈出了基因组重编码制备抗多种天然病毒人类细胞系的**步,初步证明了TAG转换为TAA在人类基因组中的可行**,同时创造了一次递送在人类基因组中数十个非重复位点同步碱基编辑的记录,为哺乳动物基因组的大规模工程化改造提供了一个工作框架。

如今,读取DNA**的技术日渐**进,但主动、高效、多位点的编写或编辑DNA**来制备抗病毒的细胞系仍是一个巨大的挑战。

“我们虽在多位点基因编辑技术上有了阶段**的突破,但在抗病毒细胞系的制备仍有多工作需要做。例如,需要针对更多位点进行基因编辑,并优化各个技术环节,蛋白质工程化改造等,”陈宇庭表示,研究团队将利用基因组重编码技术在提升细胞系抗病毒能力方面进一步研究,“通过这一研究,希望能够吸引更多人关注到基因组大规模编辑或编写及重编码制备抗病毒细胞系这一领域,共同进行下一步的研究”。

本文转自:陕西日报

本报讯 (记者 吕扬)6月14日,记者从西安电子科技大学获悉:由该校段宝岩院士带领的“逐日工程”团队研发的世界**全链路全系统空间太阳能电站地面验证系统顺利通过专家组验收。

由几位院士组成的专家组一致认为:该项目成果总体处于国际先进水平,其中欧米伽光机电集成设计、55米传输距离的微波功率无线传输效率等主要技术指标位居国际领先水平。该成果对我国下**微波功率无线传输技术与空间太阳能电站理论与技术的发展具有支撑**、引领**作用,应用前景十分广阔。

2013年年底,随着一份题为《关于尽早启动我国太空发电站关键技术研究的建议》的院士联名建议案获得批复,**空间太阳能电站研究步入发展快车道。2017年,我国成立空间太阳能电站推进委员会。一年后,我国**空间太阳能电站领域的省部级重点实验室“陕西省空间太阳能电站系统重点实验室”在西安电子科技大学挂牌。2018年12月23日,在“空间太阳能电站系统项目”启动仪式暨高峰**上,该项目被命名为“逐日工程”。

“逐日工程”空间太阳能电站地面验证系统位于西安电子科技大学南校区,主要**括五大子系统:欧米伽聚光与光电转换、电力传输与管理、射频发射天线、接收与整流天线、控制与测量。其工作原理是根据太阳高度角确定聚光镜需要倾斜的角度,在接收到聚光镜反射的太阳光后,由位于聚光镜中心的光伏电池阵将其转化为直流电能。随后,通过电源管理模块,四个聚光系统转换得到的电能汇聚到中间发射天线,经过振荡器和放大器等模块,电能被进一步转化为微波,利用无线传输的形式发射到接收天线。**后,接收天线将微波整流再次转换成直流电,供给负载。

“这个地面验证系统是全链路全系统的,实现了从跟日、聚光、光电转换、微波发射到微波接收整流等完整过程。这项研究工作可以为全链路全系统空间太阳能电站所涉及到的技术领域,提供一个齐头并进的发展环境。与此相关的技术与工程研究,都可以在这个‘两全’的技术**基础上,对供能方式进行个**化微调,从而实现设计的创新发展。”段宝岩说。

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