研究人員開發了一種新的基因工具來標記人體器官中的特定基因。他們使用這種叫做CRISPR的新方法來研究肝細胞是如何分裂的，以及DNA含量過多的異常細胞是如何出現的。通過阻斷腫瘤基因TP53，他們發現異常肝細胞的非結構分裂更頻繁，這可能有助於癌症的發展。
有機體來源實驗室中生長的微型器官。這些小器官是從一個很小的組織中生長出來的，這對於不同的器官來說是可能的。從基因上改變這些器官的能力將大大有助於研究生物過程和疾病模型。然而，迄今為止，由於缺乏簡單的基因組工程方法，基因改造人類器官已經被證明是困難的。
CRISPR-hot
幾年前，研究人員發現CRISPR/Cas9就像微小的分子剪刀，可以精確地在DNA中的特定位置切割。這項新技術極大地幫助和簡化了基因工程。Delilah Hendriks(Hubrecht Institute)說：“DNA中的小傷口可以激活細胞中的兩種不同的修復機制，這兩種機制都可以被研究人員用來強迫細胞在傷口的地方吸收DNA的一個新的部分”Delilah Hendriks(Hubrecht Institute)說。其中一種被稱為非同源末端連接的方法被認為經常出錯，因此到目前為止並不經常用於插入新的DNA片段。“由於一些早期在小鼠身上的研究表明，新的DNA片段可以通過非同源的末端連接來插入，我們開始在人類器官中測試這一點”，Hubrecht研究所(Benedetta Artegiani)說。Artegiani和Hendriks隨後發現，通過非同源末端連接將任何DNA片段插入人體器官實際上比迄今為止使用的其他方法更有效和健壯。他們把他們的新方法命名為CRISPR-熱門。
著色細胞
然後，研究人員使用CRISPR-熱技術將熒光標記插入到人類器官的DNA中，從而使這些熒光標記與他們想要研究的特定基因相連。首先，研究人員標記了腸道中非常罕見的特定類型的細胞：腸內分泌細胞。這些細胞產生激素來調節血糖水平、食物攝入和胃排空。因為這些細胞非常罕見，所以很難研究。然而，隨著CRISPR-熱，研究人員很容易“描繪”這些細胞在不同的顏色，然後他們很容易識別和分析。第二，研究人員描繪了來自肝臟特定細胞類型的細胞器，即膽管細胞。使用CRISPR-熱，他們可視化角蛋白，涉及到細胞骨架的蛋白質。現在他們可以詳細地、高分辨率地觀察這些角蛋白了，研究人員以一種超結構的方式揭示了它們的組織結構。當細胞分化或分化時，這些角蛋白也會改變表達。因此，研究人員認為CRISPR-HOT可能有助於研究細胞的命運和分化.
肝細胞異常分裂
在肝臟內，有許多肝細胞含有一個正常細胞DNA的兩倍(甚至更多)倍。目前尚不清楚這些細胞是如何形成的，以及這些細胞是否能夠因為DNA的異常數量而分裂。
老年人中含有更多的這些異常肝細胞，但目前尚不清楚它們是否與癌症等疾病有關。Artegiani和Hendriks用CRISPR-Hendriks標記肝細胞器官中細胞分裂機制的特定組分，並對細胞分裂過程進行了研究。
阿特吉亞尼：“我們看到”正常“肝細胞分裂非常有序，總是分裂成兩個子細胞在一個特定的方向。亨德里克斯：“我們還發現了幾個異常肝細胞形成的分支，我們第一次看到了”正常“肝細胞是如何變成異常的。”除此之外，研究人員還研究了肝癌中經常發現的TP53基因突變對肝細胞異常分裂的影響。沒有TP 53，這些異常的肝細胞分裂的頻率要高得多。這可能是TP53促進癌症發展的途徑之一。
研究人員認為，CRISPR-熱可以應用於多種類型的人體器官，可視化任何基因或細胞類型，並研究許多與發育和疾病有關的問題。
參考文獻：
Benedetta Artegiani, Delilah Hendriks, Joep Beumer, Rutger Kok, Xuan Zheng, Indi Joore, Susana Chuva de Sousa Lopes, Jeroen van Zon, Sander Tans, Hans Clevers.
Fast and efficient generation of knock-in human organoids using homology-independent CRISPR–Cas9 precision genome editing. Nature Cell Biology
, 2020; DOI:
10.1038/s41556-020-0472-5
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