类器官的拓扑结构是影响类器官分化结果的因素之一2024-03-19 08:59:48
研究发现 ,NOVA1突变体的表达会导致突触蛋白相互作用网络蛋白的变化、影响谷氨酸能信号、引发神经元连接的差异以及神经元电生理的异质性。该工作提出了NOVA1基因变异在现代人类背景下改变皮质发育的假设,为人类脑进化机制提供了线索。2020年,Hans Clevers团队开发了一种名为CRISPR-HOT的工具,利用非同源依赖的CRISPR技术,可快速高效地对人源类器官进行基因敲入,并针对人源类器官中的特定基因进行荧光标记和可视化。这一技术为荧光敲入类器官引入了新方法,为研究组织器官中实时动态的细胞过程提供了高效的工具。此外,Jürgen Knoblich等以脑类器官为研究主体,建立了CRISPR-LIGHT技术,实现了在脑类器官中进行数百个基因的并行筛查,并将该方法应用于小头畸形研究中,确定了一系列与小头畸形相关的基因。
总之,类器官中的基因编辑使研究人员能够聚焦特定细胞类型、基因或信号调控通路,在类器官中重现正常或异常发育过程,揭示疾病分子机制;同时,也可开发更多行之有效的类器官分析工具。通过基因编辑,不仅可以在体外实现类器官的疾病模型构建,也可以引入原系统中不存在的基因表达模式,在现有的基础上改造、重建新的生物元件及系统,本质上与合成生物学中自上而下的设计思路有着高度相似性。在类器官构建过程中,除去外源性生化因素与物理因素对细胞命运的时空调控,以及内源性基因表达对分化方向的影响外,类器官的拓扑结构也是影响类器官分化结果的重要因素之一。一方面,目前用于在3D基质模型中培养类器官的方法,可能会导致组织随机发育,类器官体积较大时,类器官内部细胞与外界环境的物质交换受到限制,难以从外界获取充足的氧气与营养物质,代谢废物也难以得到有效排除。
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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