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开发了新的生物发光报告基因以追踪DNA双链断裂修复

马萨诸塞州总医院(MGH)和台湾中央研究院的研究人员已经开发出了一种新的生物发光报告基因,可追踪细胞中的DNA双链断裂(DSB)修复。国际团队基于生物发光修复报告基因(BLRR)的新型系统可用于直接监测动物以及细胞系中的DNA修复途径。以前不存在用于体内研究的此类系统。这些途径在包括癌症在内的多种疾病中起着至关重要的作用。

癌细胞对治疗有抗性的主要原因之一是它们可以固有地修复由放射和化学疗法引起的DNA损伤。”

克里斯蒂安·埃里亚斯·巴德尔(Christian Elias Badr),博士,MGH神经病学系研究员,该论文的共同资深作者

该研究的另一位共同作者是台湾中央研究院的Charles Pin-Kuang Lai博士。

他们的研究在本月作为《核酸研究》的在线高级论文发表。

DSB损伤修复是维持基因组完整性和细胞活力的关键。它还在癌症治疗中发挥作用,通常包括放疗疗法(放射线和化学疗法),这会破坏DSB。细胞可以识别损伤,并利用其固有的DNA损伤反应(DDR)减少DSB引起的细胞死亡。结果,癌细胞自身的DNA修复机制可以促进某些恶性肿瘤的耐药性和复发。研究人员想进一步了解它们。

BLRR方法建立在该团队早期成员在称为荧光素酶的酶上的工作之上。这些产生生物发光,使其可用于追踪细胞中的分子。BLRR使用分泌的高斯和Vargula荧光素酶来检测同源性定向修复(HDR)和非同源末端连接(NHEJ)-DSB修复的两个主要途径。使用BLRR。研究人员可以追踪细胞中HDR和NHEJ的相关活动。它还可以在体内检测异种移植肿瘤中的DSB修复。

Badr说:“您可以使用下一代测序(NGS)研究细胞中的DNA损伤,但这更昂贵,更耗时。” “而且我们的系统的准确性可与NGS媲美。”

研究人员使用他们的新标签进行了多项研究。在其中一个中,他们发现了在CRISPR / Cas9介导的编辑效率相差1-10bp的情况下,存在显着差异。他们还使用BLRR分析来检测由小分子调节剂诱导的DSB修复动力学改变。最后,他们使用该系统通过抑制DNA修复蛋白RAD51同源物1来发现HDR抑制人胶质母细胞瘤和神经胶质瘤癌干细胞中抗癌心脏苷的功能。

在他们的论文中,作者将BLRR系统描述为:“一个高度敏感的平台,可以同时并纵向跟踪HDR和NHEJ动力学,它对于阐明DSB修复的生理学和治疗发展具有足够的通用性。” 作者计划在高通量药物筛选中使用此报告系统,以鉴定使癌细胞对放射线和化学疗法敏感的新型疗法。

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