基因工程在类器官中的应用2024-03-19 08:58:12
细胞增殖分化产生不同组织、器官的过程不仅受外源的信号调控，也与内源性的基因表达程序高度相关。此外，许多疾病，尤其是肿瘤的产生过程，也普遍存在遗传物质的改变与恶性突变的积累。伴随着分子生物学相关技术的快速发展，尤其是基因编辑技术的发展，对基因进行靶向操纵的效率与准确性不断提高，越来越多的研究开始针对类器官进行遗传改造，从而探究人体器官发育调控机制，或解析肿瘤发生发展机制。比如，Wnt信号通路是正常发育和肿瘤形成过程中的重要通路， 而腺瘤性息肉病相关蛋白失活是Wnt信号通路中的重要事件。Liu等利用CRISPR的方法构建了APC敲除的类器官，成功复现了人体中Wnt通路异常激活情况下的肿瘤表型。除了直接改变Wnt信号通路的基因，也可以通过编辑其他基因以实现对Wnt通路的调控。采用CRISPR介导的基因编辑，Sato等在肿瘤类器官中发现了细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2A和肿瘤抑制蛋白p53的突变能够抵抗Wnt异常激活而引起的细胞凋亡，揭示了肿瘤生成过程中的环境适应过程。
除了模拟体内存在的基因表达模式来重现体内分化或疾病产生外，对于体内环境中不存在但具有高度研究意义的基因，也可以通过基因编辑的方式整合进干细胞基因组中，并通过类器官模拟、跟踪发育过程，拓宽对组织器官发育的理解。2021年，AlyssonR. Muotri等使用基因编辑技术将古人类中剪接调控因子神经肿瘤腹侧抗原1突变型等位基因引入人类诱导多能性细胞，然后通过构建皮质类器官模拟脑发育，揭示了该突变位点在神经发育过程中的关键作用。
出自《类器官技术与合成生物学协同研究进展》作者陈子苓，向阳飞.
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