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2020年2月21日

解码,并用CRISPR靶向RNA

首先, 王学兵武 博士,在赛道攻读计算机工程的研究生涯。后由医生服用一个疗程。燕达礼,生物信息学的先驱,博士。吴的兴趣很快转移和他很快就迷上了基因组学和计算生物学。

王学兵武博士
王学兵武博士

“在那个时候,2003 - 2004年,人类基因组计划刚刚完成,并出现了许多太阳城网站网址使用计算方法破译人类基因组的热情,”他说。 “我很兴奋地潜入这一领域似乎敞开了研究的可能性。”

博士。吴加入太阳城网站网址 系统生物学系 在秋季的2018年,在医学的部门的联合任命 心脏病师 。他也是的一员 赫伯特欧文综合癌症中心 在纽约长老/哥伦比亚和哥伦比亚 数据科学研究所 , 和他的 实验室 横跨基础科学和计算生物学。博士。吴和合作者往往认为他们的工作是如何让新的治疗方法的影响。 

在他的利益的中心是理解人类细胞中的基因调控,通过综合基因组方法的基本原则。他以前的工作已发现在控制哺乳动物基因组中的表达和进化RNA序列和结构信号的重要作用。他的实验室目前研究RNA为中心的基因调控,重点mRNA结构和mRNA的翻译。博士。吴和他的团队正越来越多地把注意力转移到基因组技术的发展,如革命性的CRISPR / CAS系统和高通量分析技术,称为大规模并行记者分析(MPRA),以及新的计算工具和深度学习模型研究基因调控在全球范围内。 

博士。吴来到太阳城网站网址系统生物学在怀特黑德研究所的海伦干草惠特尼同胞在完成他的博士后训练。他获得了学士和硕士学位来自清华大学,北京控制科学与工程,追赶他的计算和系统生物学博士在麻省理工学院在博士的实验室的HHMI国际学生研究员。菲利普尖锐,诺贝尔奖得主和开拓分子生物学家和遗传学家。博士。武最近被评为 高被引研究员 据从科学分组的网络的2019名单。在高被引研究人员名单,这是在11月发布,识别科学家和社会科学家谁产生了多篇论文引用上为他们的领域,出版年,展示他们的同龄人中显著研究影响力的前1%排名。

问:您的实验室专注于基因调控在RNA水平。你感兴趣的内容有关这方面的研究?  

A:DNA是蓝图,但RNA是什么使一个细胞活着。 RNA不仅承载遗传信息,它还控制信息是如何遗传用来制造蛋白质具有非常优雅的机制。和像DNA,RNA是数字,由只有四个字母。有很多在RNA水平上发生的基因调控。我们正试图了解我们人类的基因是如何调控,我们是否可以使用新的技术,如CRISPR,针对那些表达法规的治疗方法。 

问:CRISPR-cas9已被用来编辑活人体细胞,从而永久改变一个人的DNA。你如何使用你的工作这项技术? 

答:CRISPR是一种革命性的技术,使研究人员能够确定基因组中的突变或操纵基因表达。它已经成为基础研究的重要工具。除了DNA靶向cas9,有一个新的类型CRISPR的那个目标RNA,这就是我们现在跟探索。使用这种RNA靶向CRISPR的优点是它不会对基因组的永久性改变。与DNA编辑,不断关心的是你可能会引入脱靶,破坏基因组中。我们认为有一个优势,靶向RNA而非DNA的。我们可能要对RNA瞬态变化的能力,这可能是一个比进行永久性修改的DNA更安全的技术。 

我们正在将RNA靶向CRISPR技术引入到我们目前的研究,我们试图更好地了解RNA折叠控制基因的表达。要明白,我们要编辑的序列或结构,然后观察该如何变化导致基因表达的变化。与CRISPR技术,我们可以改变RNA如何折叠或RNA序列的突变如何改变基因表达,当然在未来,我们希望使用CRISPR改变基因表达作为治疗人类疾病的方法。 

问:什么其他的技术,你转向? 

答:我们也经常使用高通量检测,并正在制订理解基因调控深度学习模型。数据多如牛毛,我们现在有, - 从基因组中的许多不同的测量 - 需要计算方法如深学习,可以提取有用的信息,包括DNA编码功能如何的基本规则。研究人员利用深度学习建筑,或神经网络,从DNA测序处理数据的大量破译DNA每个核苷酸的功能。深学习一直在能够扫描基因组和预测的突变是否有害非常成功。最深刻的学习模式的一个主要限制是它迄今发现有关基础生物学和机制少。我们正在探索可解释的深度学习的框架,将有助于我们理解基因表达的机制设计。 

问:什么是你目前的工作实验室吗? 

答:我们一直在努力设计一个非常特定的基于CRISPR-系统,可以提高蛋白质产量从他们的基因。如果成功的话,它可以被用来治疗数百所造成的单倍性疾病,这意味着该疾病是由基因的两个副本之一造成的损失。在寻求一种疾病来测试这个系统,我们开始专注于马凡氏综合征与哥伦比亚合作者和西奈山。马凡氏综合征是一种遗传性疾病,影响身体的结缔组织,这反过来又影响身体的许多部位,包括心脏和血管,骨骼和关节,眼睛,皮肤和肺。患者此综合征往往是薄且高或有严重长而薄的手指。我们选择了这种疾病,因为基因突变是众所周知的,精心研究,但很难靶传统基因疗法。在我们的合作,我们正在研究一个验证的原理来测试患者细胞和动物模型这种基于CRISPR-系统。我们的目标是也许不是完全消除的遗传性疾病,但减少的症状的严重程度。我们也正在开发一个系统,我们可以通过针对其RNA,在通过针对其驱动突变杀伤肿瘤细胞的最直接的应用程序杀死细胞。 

问:什么是你对未来基于CRISPR系统的想法? 

答:基于CRISPR-系统必将成为研究和临床更强大。他们在临床上取得成功的关键挑战是交货。也将有改善精确的编辑的效率,减少脱靶效应继续努力。但对我来说,最令人兴奋的事情将是全新的CRISPR系统或现有系统的新应用的发现,尤其是对RNA靶向。例如,我们是不是真正的我们目前正在对RNA引导细胞杀伤的潜力感到兴奋。这将打开靶向细胞杀伤为许多疾病,包括癌症,延缓衰老,肥胖和纳什(非酒精性脂肪性肝炎)的治疗策略的大门。 

问:在哥伦比亚怎么是你的第一年? 

答:很精彩!我的背景是基础研究,而且只来这里的医疗中心,我已经意识到,我们也许能够直接从我们的基因调控研究治疗翻译后。虽然我们还没有实现,我可以真切地看到采取什么我们学会在实验室直接进入诊所,并为我们的患者的潜力。我们仍然非常专注于工作的基因调控机制和开发技术,以调节基因表达。作为一个应用程序,我们希望能够治疗人类疾病和开发新的疗法。我们真的开始考虑疾病的相关性,以及如何我们在实验室做的工作可以使平移的影响。 

通过媚兰一个-interview。农民