MIT新技術解析基因調控開啟醫學新紀元
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基因療法新方向,MIT研究為疾病治療開闢新途徑;示意圖。(取自Freepik)
2024/07/01 09:16〔編譯陳成良/綜合報導〕據《每日科技網》(scitechdaily)報導,麻省理工學院(MIT)的研究團隊6月26日在《自然》(Nature)期刊發表了一項重大突破,揭示了DNA中隱藏的密碼,並研發出一種新技術,有望革新醫學研究。
據報導,這項研究聚焦於基因和增强子(enhancer)之間的交互作用。這些增强子是基因組中控制基因表達的調控元件,通常位於基因的遠處。由於基因和增强子之間的距離,它們的複雜互動一直難以被完全理解。
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為了克服這個難題,MIT的研究人員利用一種新穎的技術,可以精準捕捉細胞中基因和增强子啟動的時間。這種技術就像一個精密的時鐘,可以記錄基因和增强子被啟動的精確時間,而當它們在同一時間啟動時,就強烈暗示着增强子正在控制該基因。
研究人員發現,深入了解哪些增强子控制哪些基因,以及它們在不同類型的細胞中的作用,將有助於識別遺傳性疾病的潛在藥物靶點。MIT榮譽教授兼柯克綜合癌症研究所(Koch Institute for Integrative Cancer Research)成員夏普(Phillip Sharp)表示,基因組研究發現,許多與疾病相關的突變並不在基因本身,而是在基因組的非蛋白編碼區域,而這些區域很可能就是未知的增强子。
這項研究還揭示了增强子RNA(eRNA)在基因調控和疾病治療中的關鍵作用。eRNA是增强子被轉錄而產生的RNA分子,它們被認為是在增强子與目標基因相互作用時產生的。然而,由於eRNA的含量微量且在細胞中存活時間短,一直難以被捕捉和研究。
MIT的研究團隊突破性地將點擊化學技術(click chemistry)運用於eRNA的捕捉,成功提取了細胞中的eRNA,並建立了基因到增强子的對應關係,這為理解疾病提供了一個全新的視角。點擊化學技術是指利用特定的化學標記,使兩個分子快速、高效地結合在一起,如同將兩個積木拼在一起一般。
這項研究也為夏普教授提出的基因轉錄控制理論提供了重要的佐證。這個理論認為,基因的開啟和關閉,是由一種稱為「凝聚體」(condensates)的特殊結構來調控,這些凝聚體就像細胞內的小房間,由不同種類的分子,像是酶和RNA,聚集在一起形成,並在特定時間和地點,啟動基因的運作。夏普教授認為,在凝聚體中,可能就包含了在增强子區域產生的eRNA,就像在工廠的房間裡,加入了一種新的材料,讓房間的功能更完整,也能更精確地控制生產流程。
這項研究的成果具有重大的臨床應用價值。在過去,醫學研究者一直苦於尋找遺傳性疾病的藥物靶點,而MIT的研究團隊提供的基因到增强子的地圖,將為開發新的基因治療方法提供重要的參考。未來,該技術可用於研究自身免疫性疾病,如狼瘡,並開發針對這些疾病的新療法。
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