让特定细胞遗传操作更容易的新工具

 要研究一个特定的基因在哪里处于活跃状态？我们可以使用绿色荧光蛋白（GFP），细胞就会发光。延伸阅读：BioTechniques：细胞培养条件影响GFP的光稳定性。

 

想要把一个有机体的某个基因打开或关闭？你可以使用一种叫做Cre重组酶的酶。

 

想要只在一种细胞类型中打开或关闭基因？这通常是很难的。

 

但是现在，这项工作就变得轻松多了：美国哈佛大学医学院（HMS）的研究人员，找到一种方法，能够将GFP和Cre结合起来。

 

这种新工具，称为“Cre依赖GFP”或简称Cre-DOG，将Cre背负在GFP上，这样研究人员不仅可以研究、而且还能操纵表达GFP的细胞中的基因，而不干涉其他细胞。

 

相关研究结果发表在最近的《Nature Neuroscience》，本文通讯作者、HMS遗传学和神经科学教授Connie Cepko说：“在一个步骤中，你可以从只研究一个细胞，到探讨其生理学、电路和解剖结构相关的一些事情。这是非常强大的。”

 

有超过一千种转基因小鼠品系，已被设计为在其特定细胞表达GFP，然而Cre品系却少得多。Cre-DOG可让研究人员通过使用现有的GFP小鼠品系，进行更多的研究，跳过了制备Cre小鼠品系的艰苦过程。

 

Cepko说：“它使研究人员能够在更大数量的特定细胞类型中进行遗传操作，节省了大量的时间和金钱。我们对细胞功能了解的越多，就可能更好地了解疾病和发育，使我们能够设计出更有效的治疗方法。”

 

本文第二作者、HMS神经生物学家Wade Regehr 实验室的博士后Stephanie Rudolph说：“在我们实验室里，我们有很多表达绿色荧光蛋白的小鼠品系，但到目前为止，我们只使用它们进行解剖学研究。现在我们可以用它们来研究大脑中的电路功能和发育，明确一部分神经细胞在电路中的作用，并探究它们释放哪些神经递质。”

 

Cre-DOG是本文第一作者、Cepko实验室博士后研究人员Jonathan C.Y. Tang的心血结晶。Tang将Cre酶一分为二，这会使它灭活。他将每一半部分贴上一份新的GFP抗体，这些抗体是最近通过对骆驼进行免疫而产生的。

 

当Cre酶和抗体片段被引入不表达GFP的细胞后，它们四处漂浮，并没有什么作用。但当它们被添加到表达GFP的细胞之后，抗体会紧抓住GFP，并且Cre两部分重新结合。然后，新激活的Cre会打开或关闭所需的基因。

 

Cre-DOG扩展了Tang及其同事在2013年报道的一种类似工具。这个工具需要一个额外的组件来生成Cre重组酶的活性，但是可能比Cre-DOG毒性更大。作者说，这两种工具都有其优点，研究人员或许希望根据他们的项目来决定使用哪一种更好。

 

Cre-DOG一大优点在于，Cre重组酶和抗体分子可以用腺相关病毒（AAVs）注射，AAVs是许多研究人员已经在使用的一种工具。

 

Cepko说：“从导师的角度来看，看到一个学生有一种非常酷和非常聪明的想法，并把它实现，真的是非常惊喜的。而且，创建一种能够使我们进步的工具，也是一种乐趣。”

 

Tang和Cepko，与HMS的研究人员合作，包括Regehr实验室和神经生物学系的David Ginty实验室，以及加利福尼亚大学圣迭戈分校的科学家们，在不同种类的细胞中测试了Cre-DOG。他们表明，这种工具在视网膜、皮层和脊髓中发挥了作用。

 

Tang补充说：“我认为，每个人都想了解大脑是如何工作的。我们走在了这方面的最前沿，但我们仍然不具备所有的工具。这项工作扩大了我们研究这个问题的遗传学工具库。”