肝细胞中异常的细胞分裂尚搞不清原因 一种新基因工具“CRISPR-HOT”应运而生

图片来源：Benedetta Artegiani, Delilah Hendriks/Hubrecht Institute

来自胡布莱希特研究所的汉斯·克莱夫研究小组的研究人员已经开发出一种新的基因工具来标记人类类器官或迷你器官中的特定基因。他们使用了一种叫做“CRISPR-HOT”的新方法来研究肝细胞是如何分裂的，以及DNA含量过多的异常细胞是如何出现的。通过破坏肿瘤基因TP53，他们发现异常肝细胞的非结构性分裂更加频繁，这可能助长了癌症的发展。他们的研究结果发表在科学杂志《自然细胞生物学》上。

类有机物是可以在实验室里培养的微型器官。这些微型器官是从非常小的一块组织中生长出来的，这对各种器官来说都是有可能的。改变这些器官的基因将对研究生物过程和疾病建模有很大帮助。然而到目前为止，由于缺乏简单的基因组工程方法，转基因人类类器官的产生已经被证明是困难的。

CRISPR-HOT

几年前，研究人员发现，CRISPR/Cas9就像微型分子剪刀，可以精确地切割DNA中的特定位置。这项新技术极大地帮助并简化了基因工程。“DNA中的小伤口可以激活细胞中两种不同的修复机制，这两种机制都可以被研究人员用来迫使细胞在伤口的地方吸收DNA的新部分。”Delilah Hendriks (胡布莱希特研究所)说。其中一种称为非同源末端连接的方法被认为是经常出错的，因此直到现在还不常被用来插入新的DNA片段。

胡布莱希特研究所的Benedetta Artegiani说:“由于早期在老鼠身上的一些研究表明，新的DNA片段可以通过非同源末端连接的方式插入，所以我们开始在人类的类器官上进行测试。”Artegiani和Hendriks随后发现，通过非同源末端连接将任何DNA片段插入到人的类器官中，实际上比迄今为止使用的其他方法更有效、更稳健。他们把他们的新方法命名为“CRISPR-HOT”。

标记细胞

研究人员利用“CRISPR-HOT”技术将荧光标签插入到人类类器官的DNA中，这样荧光标签就会附着在他们想要研究的特定基因上。首先，研究人员标记出肠内非常罕见的特定类型的细胞：肠内分泌细胞。这些细胞产生激素来调节血糖水平、食物摄入量和胃排空。因为这些细胞非常罕见，所以很难研究。

然而，使用“CRISPR-HOT”，研究人员可以很容易地用不同的颜色“描摹”这些细胞，很容易地识别和分析它们。其次，研究人员绘制了来自肝脏中特定细胞类型的器官，即胆管细胞。利用“CRISPR-HOT”，他们观察了角蛋白，即细胞骨架中的蛋白质。现在他们可以在高分辨率下详细观察这些角蛋白，研究人员以一种超结构的方式揭示了它们的组织结构。当细胞特化或分化时，这些角蛋白也会改变表达。因此，研究人员预期“CRISPR-HOT”可能对研究细胞命运和分化有帮助。  

肝脏中异常的细胞分裂

在肝脏内，有许多肝细胞含有比正常细胞多两倍(甚至更多)的DNA。目前还不清楚这些细胞是如何形成的，以及这些异常数量的DNA是否能够分裂。老年人含有更多的这种异常肝细胞，但尚不清楚它们是否与癌症等疾病有关。Artegiani和Hendriks使用“CRISPR-HOT”标记肝细胞类器官中细胞分裂机制的特定成分，并研究了细胞分裂的过程。Artegiani:“我们看到‘正常的’肝细胞分裂非常有序，总是按照一定的方向分裂成两个子细胞。”

Hendriks:“我们还发现了几个分裂的异常肝细胞。我们第一次看到一个‘正常’的肝细胞如何变成一个异常的肝细胞。除此之外，研究人员还研究了肝癌中常见的TP53基因突变对肝细胞异常分裂的影响。如果没有TP53，这些异常的肝细胞分裂得更频繁。这可能是TP53促进癌症发展的方式之一。 

研究人员认为，“CRISPR-HOT”可以应用于许多类型的人体器官，以可视化任何基因或细胞类型，并研究许多与发育和疾病相关的问题。

原文来源：https://phys.org/news/2020-03-crispr-hot-tool-specific-genes-cells.html