由纽约大学格罗斯曼医学院的专家领导的这项新研究，培育了具有ACE2 - a人类遗传物质的实验室小鼠
被大流行病毒捕获，使其作为感染的一部分附着在人体细胞上。具有这种基因改变的小鼠没有因感染而死亡，而是表现出与感染导致COVID-19病毒的年轻人相同的症状。
“这些小鼠存活下来，创造了第一个模仿大多数人身上所见的COVID-19形式的动物模型
细胞激活和类似的症状，”资深研究作者杰夫·伯克说，他是纽约大学朗格尼健康中心系统遗传学研究所的索尔和朱迪思·伯格斯坦主任。“这是开发针对这种病毒的新药的一个主要缺失部分。”
最新的研究依赖于一种编辑DNA的新方法，DNA是遗传密码的30亿个“字母”，为我们的细胞和身体的构造提供指令。
构建具有更多类似人类的ACE基因水平的细胞的活小鼠
虽然CRISPR等众所周知的工具允许一次编辑一个或几个字母，但其他挑战需要跨基因进行修改，可能长达200万个字母。在这种情况下，从头开始构建DNA可能更有效，在预先组装的大量代码中进行广泛的改变，然后将其交换到一个细胞中，以取代其自然等效物。由于人类基因非常复杂，Boeke的团队开始在酵母中使用“基因组书写”方法，酵母是一种单细胞真菌，与人类细胞有许多相同的特征，但更简单，更容易分析。
最近，Boeke的团队将酵母方法应用于哺乳动物的遗传密码，这是由许多开关组成的，这些开关在不同的细胞类型中以不同的程度打开不同的基因，以及编码蛋白质的基因。通过研究这种鲜为人知的调节基因的“暗物质”，研究小组第一次能够构建具有更接近人类ACE基因活性水平的活小鼠。研究人员利用酵母细胞在一个步骤中构建了多达20万个字母的DNA序列，然后使用他们独特的传递技术mSwAP-In将这些“裸”DNA传递到小鼠胚胎干细胞中。
mSwAP-In通过用180 kb的人类Ace2基因及其调控DNA“覆盖”小鼠Ace2编码的72千碱基(kb)，实现了COVID-19疾病人源化动物模型。
新的干细胞方法实现人-小鼠DNA交换
为了实现这种跨物种交换，研究人员移除了天然基因周围DNA代码中的一个重要区域，分阶段将其与合成基因进行交换，并在每次添加时添加质量控制机制，以便只有携带合成基因的细胞存活下来。研究人员随后与纽约大学啮齿动物基因组工程实验室的Sang Yong Kim合作，利用一种被称为“四倍体互补”的干细胞方法，构建了一只具有覆盖基因的活老鼠。
此外，研究人员早些时候已经开发出一种合成的Trp53基因，并将其转换到小鼠细胞中，这是一种类似于人类基因TP53的小鼠基因。这种基因的蛋白质控制着细胞对断裂DNA的反应，甚至可以指导含有它的细胞死亡，以防止恶性细胞的积累。当这个“基因组守护者”出现缺陷时，它会对人类恶性肿瘤产生重大影响。ACE2试验使用的是一种未经修饰的人类基因，与之不同的是，人工合成的Trp53基因被设计用来消除一组已知易受随机致癌突变影响的分子密码字母——胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)。研究人员用含有不同腺嘌呤(a) DNA字母的编码取代了关键的CG“热点”。
“AG开关保留了基因的功能，但减少了其突变的脆弱性，预计这种交换将导致突变率降低10到50倍，”第一作者张伟民博士说，他是博克实验室的博士后学者。“我们的目标是在活的实验动物身上证明，这种交换会导致更少的突变和更少的肿瘤，这些实验正在计划中。”
参考:
- 小鼠基因组的改写与裁剪重要的疾病位点——(https: www.nature.com/articles/s41586 - 023 - 06675 - 4)
来源:Medindia
