报道了白鱀豚的皮肤、骨骼、肌肉、消化、排泄、神经及感官等器官系统的结构,保留了此极危物种的极珍贵的科学资料,并对其他海豚进行了功能形态学研究:1)发现白鱀豚胃的结构在鲸类中独一无二;2)对3种齿鲸蜗神经纤维数量和大小的研究,报道了脊椎动物中已知直径最大的神经纤维;3)通过视神经纤维数量和大小的研究,首次指出脊椎动物的脑神经中仅海兽有大于15μm的纤维,白鱀豚视神经纤维数仅相当于海豚科的1/7;4)鉴定了15头白鱀豚的年龄,得到了两性的生长曲线,用协方差分析和判别分析研究了白鱀豚的性二型;5)首次报道了白鱀豚等的脊髓灰质细胞分层模式,在白鱀豚脊髓的腔隙中发现了触液神经元;6)首次报道鲸类鼻道肌的构筑;7)首次把肾结构指数测定应用到鲸类肾脏研究。在两栖爬行动物研究中,鉴定中国海域的丽龟,证实我国有5种海龟。描记了壁虎属新种和云南半叶趾虎新亚种,指出我国和日本的多疣壁虎实际包括2个不同的种——铅山壁虎和多疣壁虎。近年测定了壁虎类30个属长378 bp的核c-mos 基因片段的序列,根据系统发生分析的结果,提出了壁虎类高级阶元新分类系统的建议,把Kluge (1987)的鳞脚虎科改订为三个科,即鳞脚虎科(限四肢退化的种类)、絮趾虎科和刺尾虎科。测定了大壁虎(Gekkogecko)线粒体基因组全序列,全长16435 bp。这是壁虎类蜥蜴中首例测定的线粒体基因组全序列。再从GenBank下载20种爬行动物的线粒体基因组全序列,共21个序列用于系统发生关系分析。得到了蜥蜴亚目和其中的五大类群(壁虎类,蚓蜥类,石龙子类,鬣蜥类和蛇蜥类)都为单系;蛇亚目和蜥蜴亚目为姐妹群等结果。提出了蚓蜥类是壁虎类的姐妹群、蜥蜴亚目为单系、硬舌类为并系等新的蜥蜴亚目系统发生。发表论文327篇,其中发表在Journal of Molecular Evolution, Molecular Phylogenetics and Evolution, Biological Journal of the Linnean Society, Marine Mammal Science等国际刊物的56篇,出版了《中国动物志哺乳纲第九卷·鲸目、食肉目、海牛目》、《中国的海兽》、《江苏省志·生物志·动物篇》等专著、论文集14本,获国家发明专利3项。创建了南京师范大学遗传资源研究所。培养了博士26名和硕士22名。
2015年11月26日向研究团队最新通过对一只成年雄性壁虎进行全基因组测序,成功揭示了壁虎能爬上光滑表面、断尾再生和在夜间视物的相关基因及演化特点。据悉,这项研究是迄今为止世界上规模最大的爬行动物基因组测序。研究主导者、南通大学教授顾晓松介绍,壁虎是爬行动物中一个古老而重要的类群,在其漫长的演化过程中形成了断尾再生、攀爬光滑表面等一些独特的能力。壁虎的这些有趣特征引起了众多科学家的广泛研究,但对于这些现象产生的遗传学机制,此前科学界尚不清楚。此次研究中,科研人员对一只成年雄性多疣壁虎进行了全基因组测序,获得了一个25.5亿对碱基的基因组序列。研究人员确定了其中22487个基因位置和功能。研究发现,相较于一般爬行动物和鸟类体内构成毛发、角、蹄的硬质β-角蛋白,壁虎体内一类特殊的β-角蛋白会出现大规模基因扩增。该β-角蛋白基因家族的规模增加,控制着壁虎脚趾上密集排列的刚毛的形成,正是由于有这些刚毛,壁虎才能够攀岩走壁、轻松黏合在光滑的物体表面。
许多动物都有脚,但壁虎的脚却与众不同。壁虎的脚上是有吸盘的,轻轻一吸墙壁,壁虎就能在墙上任意行走了。壁虎在捕食的时候,靠这双脚就可以轻松捕获食物了。我们从壁虎的脚上得到启示,可以解决很多难题。根据壁虎脚上的吸盘,给鞋底装上一个,就能向壁虎一样走在墙上,这就是“吸盘鞋”。有了“吸盘鞋”,在救火时,消防员穿上这种鞋就可以轻而易举的将救火工具送上楼,迅速灭掉火。进行攀岩比赛时,选手可以穿上“吸盘鞋”戴上“吸盘手套”,就能牢牢扒住岩石,即给选手们减少了难度,又保证了安全 ,真是两全其美。粉刷墙壁时,粉刷工穿上“吸盘鞋”,再刷起来就省事多了。大自然就像人类的老师,给我们以启发,等待我们去发明创造。
即使是最先进的胶水也无法与壁虎惊人的脚趾相媲美:它令人印象深刻的粘性可以很快停止,当壁虎在光滑或粗糙、潮湿或干燥、清洁或肮脏的表面上奔跑时,它所能承受的重量远远超过壁虎的体重。自2000年以来,科学家们就知道这种化学键依赖于非带电分子之间的弱引力,即范德华力。研究人员已经设计了由聚合物或碳纳米管制成的合成粘合剂来模拟这些相互作用。 但最近发表在《科学进展》上的一篇论文表明,这并不是故事的全部。俄亥俄州阿克伦大学博士后、材料科学家、共同第一作者 萨兰舒· 辛格拉(Saranshu Singla)说:“壁虎除了范德华力之外,还有其他力可能对粘附起作用。” 壁虎脚趾上的皮肤褶皱包含数百万根被称为刚毛的毛发,它们在尖端分叉和伸展。因此,脚趾可以与表面形成数百万个单独的连接。当两个不带电的分子相互靠近时,每个分子的电子云会发生随机的、瞬变的变化,从而产生范德华力。但是20年来,资深作者阿力·迪诺伊瓦拉(Ali Dhinojwala)的实验室发现了不能用范德华力相互作用解释的结果。例如,刚毛在某些表面(如玻璃)的粘附性比其他表面更好,它们的粘附性随湿度的变化而变化。 辛格拉和他的同事使用光谱学研究了壁虎脚趾和蓝宝石棱镜表面之间的相互作用。这种宝石的表面呈玻璃状,但对于研究人员通过空气与宝石之间的界面反射的红色和红外激光束来说是透明的。为了方便,爬行动物大约每个月就会蜕一次皮,所以科学家们就收集了脱落的脚趾垫,把它们粘在玻璃棒上。他们测量了当他们把脚趾垫压在蓝宝石表面时,从蓝宝石表面反射回来的光的波长的变化。 与无脚趾的情况相比,单是较弱的范德华力就会在反射光的频率上产生微小的变化。但他们观察到的更大的变化表明,还有更多、更强的力对化学键也起作用。这些其他的力是一个广泛的范畴,称为酸碱相互作用,如氢键,它更直接地依赖于伙伴分子中电子分布的自然不均匀性。 迪诺伊瓦拉 说:“研究结果有助于解释为什么壁虎的脚趾更容易附着在具有这种电子结构的表面,比如玻璃上。” 迪诺伊瓦拉表示 :“不同的力可以帮助壁虎适应不同的表面。”例如,表面带电荷的岩石可能会产生更多的酸碱相互作用,而蜡状叶子可能会产生更多的范德华力。 加州理工大学的材料科学家乔纳森•普托夫(Jonathan Puthoff)说:“这些结果说明化学键并不总是符合整齐的教科书分类。”在这种情况下,壁虎和物体表面之间的粘附包含了至少两种类型的相互作用。 辛格拉和 迪诺伊瓦拉 还 探索 了壁虎脚印之谜。实验室发现壁虎的脚印会留下脂肪残留物。它不是油或油脂,壁虎的脚上没有可以分泌这种物质的毛孔或腺体。相反,它是一种固体脂质物质,似乎来自产生刚毛本身的同一过程。 为了分析为什么脂层会留下,辛 格拉 用化学方法将脂层从壁虎趾垫上去除,然后将它们压在蓝宝石上。在这种情况下,尽管脚趾仍然紧紧地贴着,但反射光没有变化。辛格拉说:“蓝宝石似乎与任何东西都没有接触,我一直在重复这些实验。” 研究人员猜测,在任何给定的步骤中,只有一小部分不含脂的刚毛与表面接触,造成的接触太少,实验无法测量所涉及的力。但当脂质出现时,它们会随着壁虎的脚步慢慢移动而扩散。光谱研究表明,脂类的极性头朝外排列,在那里它们可以促进酸碱相互作用。 作者推测,脂质也可能保护娇嫩的刚毛。当壁虎剥掉脚时,会留下一些脂质作为一种牺牲层,但每根毛都完好无损。 迪诺伊瓦拉 认为:所有这些信息都可以帮助材料科学家增强粘合剂的设计。普托夫补充说:“重要的是继续与自然系统合作,继续尝试理解不同材料在合成系统中的作用。”例如,普托夫指出,虽然这项研究的重点是在东亚和东南亚发现的大壁虎(俗称:蛤蚧、仙蟾)的脚趾,但在其他环境中,从沙漠到雨林的栖息地,壁虎的脚趾垫可能有不同的适应性。辛格拉现在计划研究湿度是如何影响壁虎与脚趾的天然结合的。
1 胶布英国曼彻斯特大学的科研人员模仿壁虎脚趾的微结构,研制了一种柔韧的胶布,上面覆以上百万根人工合成的绒毛,每根毛的长度不足2微米。根据他们的推算,一块巴掌大的这种胶布就能将一个成年人悬吊起来。美国芝加哥西北大学的科研人员发明了一种超级胶,在水下环境也不会失去黏着力。因为灵感来源于壁虎和贻贝(在水中能够牢牢地紧贴在岩石上,即使大风大浪袭来时也能纹丝不动的一种水生动物),得名“壁贻胶布”。由于壁虎胶带利用了细毛的黏性,不仅黏合力超强,还具有易于被揭下、不对物体表面造成损伤、可反复使用等优点。壁虎胶布的应用范围非常广泛,包括医药、工业和军用武器等领域,尤其在医疗缝合伤口和机器人水下工作方面,优势更为突出。想想看,从伤者身上撕下绷带像壁虎抬脚一样轻松,就不会伤害伤者的皮肤了。2 防水绷带美国麻省理工学院的科研人员受壁虎黏性掌面的启发,采用最新计算机技术模拟了壁虎的脚趾,将绷带的表面制成微型“丘陵和峡谷”状的高低起伏,研制出一种防水绷带,使患者的伤口无须缝针便能愈合。经过数周之后,这种绷带会随着伤口的逐渐愈合而自行溶解。在绷带的最外层覆盖着一层胶,有助于绷带更好地粘贴在潮湿的患伤表面,如:心脏、膀胱或肺脏。绷带在人体内分解时不会生成毒素,也不会发炎,目前已在动物实验中取得了成功测试。
(1)它们是封闭环状的双链DNA分子 周长约2um(6kb左右)以高拷贝数存在于酵母细胞中 每个单倍体基因组含60-100个拷贝 约占酵母细胞总DNA的30%(2)各约600bp长的一对反向重顺序(3)由于反向重复顺序之间的相互重组 使2um质粒在细胞内yl种异构体(A和B)形式存在 (4)该质粒只携带与复制和重组有关的4个蛋白质基因(REP1、REP2、REP3和FLP)不赋予宿主任何遗传表型 属隐秘性质粒 2um质粒是酵母菌中进行分子克隆和基因工程的重要载体 因此以它为基础进行改建的克隆和表达载体已得到广泛的应用 另一方面 该质粒也是研究真核基因调控和染色体复制的一个十分有用的模型 因而对该质粒的研究日益重视线粒体(mitochondrion)是真核细胞内重要的细胞器 是能量生成场所 还参与脂肪酸和某些蛋白质的合成 由于线粒体遗传特征的遗传发生在核外和有丝分裂和减数分裂过程以外 因此它是一种细胞质遗传(cytoplasmic inheritance)有时也称之为非孟德尔遗传(non Mendelianinhertance)酿酒酵母的线粒体基因组是双链环状分子 长约25u 吗(约75kb)其大小约为人的线粒体基因组的5倍(人的线粒体大小约为16块吧)像大多数线粒体DNA(简称mtDNA)一样 酵母mtDNA也只编码少数几种最基本的线粒体成分 细胞色素b 细胞色素c氧化酶 ATPase以及一种核糖体蛋白 此外 许多tRNA分子也由酵母mtRNA编码 酵母的mtRNA上存在大量的非编码A+T丰富区 其功能目前不清楚 但是已知这些区域含有酵母线粒体基因组的多个复制原点 此外 酵母的mtDNA上还存在大量的间插顺序或内含子 许多内含子被证明是非必须的 因此酵母的mtDNA的利用率比高等动物低 在高等动物中 除与DNA复制起始有关的区域外 整个mtDNA基因组上基因之间无间隔区或内含子 甚至有基因重叠现象酵母mtDNA基因组上所含的基因数与高等动物基本相同 但是因为它有很多非编码DNA和含有内含子 所以酵母的线粒体基因组相当大 在蛋白质合成时 mtDNA上的密码和tRNA上的反密码子 按照摆动学说 最少需要32种tRNA才能完全识别mRNA中的61个密码子 但在线粒体中 tRNA的种类显然小于此数(如人的mtRNA只有22种)而且已有实验证明 无细胞质tRNA进入线粒体参入其蛋白质的合成过程 这些事实表明 在线粒体基因表达过程中的密码系统与通用密码系统不一样 密码的非通用性首先是在线粒体中发现的 但是现在已知在一些细胞基因组中已被应用 例如有些原核生物用GUG为起始密码而不是通用的AUG 虽然线粒体基因组可编码一些为线粒体呼吸链所需要的蛋白质 但是大多数线粒体蛋白质不是线粒体基因编码的 而是由细胞核编码的大量的蛋白质通过至今尚不完全了解的途径进入线粒体的 已知人的线粒体中有300-400种已知的蛋白质 只有13种是其线粒体基因编码的 不到线粒体总蛋白质含量的10%线粒体的核糖体在大小上类似于原核生物的核糖体 但是前者核糖体的一个重要特征是对影响细菌中蛋白质合成的抗生素敏感 所以线粒体中蛋白质的合成受录霉素的抑制 这一现象表明 线粒体与细菌之间的近缘关系 也是支持真核的细胞器(线粒体 叶绿体)是由内共生细菌演化出来的假设的重要证据之一丝状真菌遗传学研究主要是借助有性过程和准性生殖过程 并通过遗传分析进行的 而且是以粗糙脉孢菌(Neurosporacrassa)和构巢曲霉(Aspergillus nidulans)为模式菌 虽然近年来发展了DNA产生100个以下的转化子 而准性生殖是丝状真菌 特别是不产生有性孢子的丝状真菌特有的遗传现象 下面作简要介绍 所谓准性生殖(parasexualreproduction)是指不经过减数分裂就能导致基因重组的生殖过程 在该过程中染色体的交换和染色体的减少不像有性生殖那样有规律 而且也是不协调的 准性生殖过程包括异核糖体的形成 二倍体的形成以及体细胞交换和单元化 所谓异核体(heterocaryon)是指当带有不同遗传性状的两个单倍体细胞或菌丝相互融合时 会导致在一个细胞或菌丝中的并存有两个以上不同遗传型的核 这种细胞或菌丝称为异核体 这种现像称为异核现象 真菌的菌丝相互接触时 通过菌丝间的连接 细胞核可混合在一起而形成异核体 并可以百万分之一的机率发生核融合而形成二倍体(或杂合二倍体)二倍体细胞在有丝分裂过程中也会偶尔发生同源染色体之间的交换(即体细胞重组)导致部分隐性基因的纯合化 而获得新的遗传性状 所谓单元化过程是指在一系列有丝分裂过程中一再发生的个别染色体减半(即染色体不分离而丢失)直至最后形成单倍体的过程 不像减数分裂那样染色体的减半一次完成 单元化过程会产生各种类型的非整倍体和单倍体分离子
(1)健那绿是活体染色剂,可以使线粒体呈现蓝绿色,所以为观察正常细胞中的线粒体,可用健那绿进行染色,被染色的细胞一般是处于生活状态.(2)生物膜的基本支架是磷脂双分子层,由题图可知,“自噬溶酶体”形成的过程由线粒体形成的自噬体与溶酶体膜的融合过程,这体现了生物膜具有一定的流动性.研究发现人体细胞溶酶体内的pH在5.0左右,由此可知细胞质基质中的H+进人溶酶体的运输方式是主动运输.(3)有氧呼吸的主要场所是线粒体,若某酵母菌的线粒体均遭“损伤”,在有氧条件下也不能进行有氧呼吸,只能进行无氧呼吸,葡萄糖氧化分解的产物是二氧化碳和酒精,二氧化碳可使澄清的石灰水变浑浊,或使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色,酒精能使重铬酸钾的浓硫酸溶液变成灰绿色,因此,可以用澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液检测二氧化碳,用重铬酸钾的浓硫酸溶液检测酒精.(4)线粒体内的基因遗传是细胞质遗传,受精作用的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合,精子的线粒体位于尾部,一般不能进入卵细胞,所以如果人的精子中线粒体基因发生了突变,这种变异一般不能遗传给后代的.故答案为:(1)健那绿 是(2)磷脂双分子层 一定流动性 主动运输(3)酒精和二氧化碳 检测二氧化碳:澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液; 检测酒精:重铬酸钾的浓硫酸溶液(4)不能 受精时线粒体DNA因不能进入卵细胞而不发挥作用(或线粒体位于精子的尾部,一般不进入卵细胞)
无论什么样的药物治疗癌症的效果可能失望率都高,为什么,首先要弄清楚癌症是个什么样的疾病。
癌症:是指体内长有坚硬如石,不宜软化和消失的肿块。癌块的生理现象,癌细包是由人体的正常细胞变异产生的,是永远不停的分化,以2的N次方增殖,在血液供给的情况下永不死亡的细胞。可单个存在,可集簇生长,并且可在血液中、淋巴管中游离运动,当癌细胞栓塞在人体某个地方就在那里安家繁衍增殖。这叫血行、淋巴道转移。
癌细胞的转移有三个途径:1局部浸润2.血行转移3.淋巴道转移。
癌细胞的结构分型:低分化型、中分化型、高分化型。
癌细胞对人体的影响有
1.早期癌症,人体没任何症状。中晚期在人体不同部位对相应部位器官的影响不同。如胰头癌,由癌块的堵塞胆总管,出现黄疸,胆汁、胰消化酶进不了肠道,影响消化功能。等等。
2.癌细胞在中晚期产生的毒素,会使人产生疼痛、低热等。
得癌后人的生存时间长短
从分化程度上看,低分化型癌生存的时间极短。中分化型癌生存稍长一点。高分化型癌时间最长。
从癌生长和转移的部位对人的生存时间的影响。
如果癌块长在人体的重要器官和重要部位的病人,生存的时间短。如肝癌、胰腺癌、肾癌、胃癌丶肺癌、脑癌等,重要部位的如食道癌。不重要器官如子宫癌,宫颈癌、乳腺癌、直肠和肠癌及四肢等存活时间转长。
那么什么药可抑制或杀灭癌细胞呢?总体来说几乎没有,就外国生产的某药也只能对白血病,淋巴癌有一定的作用。目前,治疗癌症的主要手段是手术,放化疗都不是很好的选择。中医有些可能能改善一些癌症产生的一些症状。不信我就举一二例病案说说:有临近的一位宫颈癌患者,在7几年做的手术,由于淋巴道转移至一下肢,一条腿正常,另一条腿绯常粗大(癌块所致),于16年病逝,享年80多岁。曾经她问过我用什么来治疗癌症,我说,听说蟑螂可以,于是每天坚持提蟑螂吃,真的是蟑螂的作用妈?我想不是,是因为癌细胞没有转移到重要器官和部位的原因,也就是说长在不致命的地方。再有,所说某县有个治癌症很得行的中医生,我周围的癌症病人纷纷跑去医治,一二年后,没看见一个病人活着。
总之,根据癌症的特点,无论哪种治疗都不是那么理想的,其中中医中药包括人们说的壁虎也不列外。除非一些高分化型,且长在不致命的器官或部位,靠自身免疫力强的病人,因为它本身的生存时间就长。我是在胡侃,说得不对,请大家不要介意。
我们都知道壁虎有断尾自救的特殊能力,这是为了转移捕食者的注意力所做的一种逃生手段,断尾后的壁虎在几天的时间之内又能恢复回原来的形态,这种行为非常奇特,在自然界也是特有的一种,那么壁虎的自愈能力,为何不能用于医学?壁虎的尾部细胞还未和人类四肢一样高度分化,因此不能被人类用于医学,让我们来分析。
首先我们要知道在很多的影视作品中有出现断臂后快速自愈能力的主角,这显然在现实生活中人类是不能做到这样的,科幻电影中拥有超能力的主人公能快速在非常短时间内将丢失的身体器官快速通过某些科技或者自身自愈恢复回原来的样子。目前人类的科技还未到达这样的境界,那是因为我们人类的四肢是细胞高度分化以后的结果,形成的组织细胞不能再继续生成造血干细胞。
我们身体中最重要的就是大量存在于脊柱中的造血干细胞,造血干细胞能为我们身体中缺少的各种血细胞进行及时补充。壁虎能够有自愈能力是因为在壁虎的细胞中是还未完全分化,有很强的自愈能力,这些没有完全分化的细胞能够构成尾巴的软骨骼和组织,这就是为什么壁虎能够这么“任性”地进行断尾原因,同时壁虎想要断尾自救也是迫不得已的事情,在遭遇到天敌的捕食过程中,断尾的部分能吸引住捕食者,这样壁虎就能够在短时间内逃之夭夭。
人类的四肢是高度分化的结果,所以人类是不能够在断臂后有自愈能力的,我相信在未来人类有很大可能掌握生命的科技,将基因中的生命密码给破解,这时候那些残疾人或者出现疾病的人就可以重获新生。
常听人说,壁虎是有毒的,是五毒之一,蝎、蛇、蜈蚣、壁虎、蟾蜍,不过也有人说壁虎无毒,为什么有两个派别呢?我们一起了解一下吧!首先先说结论:实际上,壁虎没有毒。从任何角度上多,这种生物没有毒,他的身体的任何一部分都不会分泌使人类中毒的物质。
根据老年人流传的一些说法,什么壁虎之尿甚毒,入眼则瞎,入耳则聋,滴到人身上就会引起溃烂,吃了壁虎爬过的东西便会中毒死亡……等等,总之说的很吓人,难怪要把壁虎列为五毒之一,跟蝎子、蛇这些真正的剧毒(当然,是一部分剧毒)生物并列。但是实际上壁虎是被冤枉的。而且是很冤枉的那种。
壁虎的尿是没有毒的
首先一般壁虎不撒尿,当然也有的壁虎可能单身会过度的撸之类的,然后造成前列腺不好,会尿频尿急,尿不尽,滴滴啦啦的。就算突然撒尿了,也不会对人造成多大的伤害。科学家们发现壁虎所带的毒,虽然源自于壁虎尿液,因为有些人沾上壁虎尿后会出现皮肤瘙痒、红肿、出疹等情况,但是清水冲洗后会自然痊愈。大部分人接触壁虎的尿液没事,科学家们认真研究了壁虎的尿成分,发现成分主要为尿酸和水,无毒无害的。所以古人把壁虎说成五毒有点过度和夸张。
第二,壁虎身上没有任何一个地方会分泌毒素。
跟壁虎相近的物种中,只有两种是有毒的,但是我们生活中压根就不会碰上。所以说根本就不要害怕这种无毒的生物,那种要看好了自己的茶杯,不要让壁虎尿尿进去的说法,根本就是瞎扯淡。
第三,为什么会有壁虎使人过敏的报道?
实际上能够造成人类过敏的东西非常多,壁虎从习性上来说,喜欢在一些阴暗角落里爬行,身上难免就会占到一些很脏的东西。所以我推测,有些人本来就是对灰尘或者类似的东西过敏的,壁虎身上沾满了灰尘、脏东西,碰到了这些人的皮肤,当然会让皮肤出现瘙痒、红肿,但是这跟毒性没有什么关系,而且症状很快就会消失。
壁虎有毒吗,虽然有些品种的壁虎有小毒,但对于人类几乎无害,它们只是爬在墙上静候蚊蝇,并不会对人造成威胁,而且根本不会咬人,而且壁虎现在还是稀有动物,有好多种类的壁虎已经濒临灭绝。而且壁虎在药理方面有很大的作用,可以用于惊风,癫痫,破伤风,以及风湿性关节疼痛等症。有祛风、定惊等功效,用于惊风、癫痫出现手足抽搐等症状,常与全蝎等配合应用;治风湿关节疼痛,常与蜈蚣、白芷等配合应用。
也可用于瘰历结核,以及肿的治疗。壁虎具有散结、止痛等作用,治瘰历结核,常与昆布、海藻、牡蛎、元参等配合应用;用于肿,可与蟾皮、蜂房等药配合应用。
现在中医学常常用来治疗症,比如用于治疗食道、肠、原发性肝、肺等。科学实验证明,无疣壁虎体外试验表明,壁虎水溶液对人体肝细胞的呼吸有明显抑制作用。现在人把壁虎入药部分制成注射液,效果也很明显。
为什么说壁虎是五毒之一?它有什么毒?就是以上的内容了,事实证明壁虎是无毒的,看来是冤枉它了,不过虽然壁虎无毒,但是由于他的习性,我们还是不要用手去触摸,以免有些人会有过敏反应,本文就为你介绍到这里。
壁虎能在玻璃上爬行的原因 同学们,先给你们猜一个谜语:称虎不是虎,墙上自由爬,呆在房屋上,去擒飞来将。你们猜,是什么?对,就是壁虎。 壁虎,人们常叫它蝎虎子,是一种灰色的夜行性爬行动物。白天躲在角落睡觉,夜晚出来觅食。它主要捕食蚊、蝇、蛾子等小昆虫。一个晚上一只壁虎能吃掉许多害虫。因此,它是对人类有益的动物。壁虎的头尖尖的,像三角形;眼睛十分小;身披一层鳞片,颜色有深有浅;四条短短的腿,它的脚爪像梅花,还有一条又细又长的尾巴。 壁虎身体扁平,四肢短,趾上有吸盘,能在壁上爬行。它爬行时,五个脚趾叉开,紧紧巴住墙壁,腹部紧贴墙壁,而那条又细又长的尾巴也随着爬行速度一左一右的摆 动着。 一天夜晚,我在玻璃窗上看见一只壁虎正在捕捉蚊虫,我想:壁虎的功夫真行,真棒,居然能够轻而易举地在玻璃窗上来回攀爬,不会滑落,而且,据我所知,它们在天花板上背朝下仰着走,也可以走的来去自如,好神气也好神奇哦!在赞叹之余,我也产生了一个疑问,玻璃是光滑的,为什么壁虎在上面反复走动却不会掉下来呢?壁虎在天花板上仰着走,为什么也不会掉下来呢? 为了弄清楚这个问题,我在父母的帮助下,特意捉来一只壁虎放在玻璃杯内仔细观察。我还拿来一个放大镜观察,我发现:壁虎的每个脚趾就像“台阶”一样,而且有点像“V”字型,真奇怪!难道壁虎就是靠脚底“V”字型的“台阶”抓住玻璃的? 为了进一步弄清壁虎在光滑玻璃上爬行的原因,我问了爸爸妈妈。他们说,是因为壁虎的脚上有一轮一轮粗糙的东西,叫脚下趾,所以能在墙上、玻璃上爬。为了答案的更加确切,我又请教了电脑“老师”,“老师”说,我观察到的这些“V”字形“台阶”是壁虎脚趾下的皮肤形成的很多横褶,而这些横褶是由许多薄片组成,薄片上长着许许多多的腺毛,腺毛的顶端能分泌沾液,这些腺毛附在玻璃壁上就像毛毡粘在玻璃壁上, 粘附力极强,这就是壁虎爬在光滑墙壁上不掉下来的原因。 知道答案后的我,非常兴奋。原来通过发现、观察和查找资料,就能去解释自己不能理解的现象。生活对于我们而言,就是一门学问。只有更多地去发现,去观察,去思考,去了解更多的知识,才能不断地充实自己!
对于普通的转基因,表达的区域将取决于启动子。如果选择全身表达的启动子,如Rosa26, CAG等,将得到全身表达的转基因小鼠;如果选择一些组织特异性表达的基因的启动子,将得到组织特异性表达的转基因小鼠,如在AP2的promoter启 动下进行表达,会得到脂肪组织特异表达的转基因小鼠。需要特别说明的是,这种转基因的策略是将转基因片段直接注射到小鼠的受精卵中,转基因片段将会在小鼠基因组中进行随机插入,因为是完全随机的,有 可能会插入到一些抑制区导致转入的基因不表达,也有可能插入到一些增强区导致转入的基因高表达。通过原核注射的方法得到的第一代转基因小鼠称为 founder(首建鼠),由于上述随机性,每一只founder都是不一样的,以每一只founder起源的品系称为line,不同的line 之间的表达可能会有差异。
从简单地剪切致病基因,到开发出不再传播疾病的工程动物,基因编辑技术已经释放出巨大的潜力。随着研究的深入,科学界还发现,除了编辑具有遗传讯息的DNA片段,编辑RNA可以在不改变基因组的情况下,帮助调整基因表达方式,此外,RNA的寿命是相对短暂的,这也意味着它的变化是可以逆转的,从而避免基因工程中的巨大风险。
2017年10月,来自Broad研究所的张锋研究团队在《自然》期刊上发表了题为“RNA targeting with CRISPR-Cas13”的文章,首次将CRISPR-Cas13系统公之于众,证实了CRISPR-Cas13可以靶向哺乳动物细胞中的RNA。仅仅时隔三周,又一篇名为“RNA editing with CRISPR-Cas13”的力作发表于《科学》期刊。在该研究中,张锋研究团队再次展示了这一RNA编辑系统,能有效地对RNA中的腺嘌呤进行编辑。
在CRISPR出现之前,RNAi是调节基因表达的理想方法。但是Cas13a酶一大优势在于更强的特异性,而且这种本身来自细菌的系统对哺乳动物细胞来说,并不是内源性的,因此不太可能干扰细胞中天然的转录。相反,RNAi利用内源性机制进行基因敲除,对本身的影响较大。但CRISPR-Cas13系统还有一个重要的问题,Cas13a酶本质上是一种相对较大的蛋白质,因此很难被包装到靶组织中,这也可能成为RNA编辑技术临床应用的一大障碍。
2018年3月16日,一项发表在《细胞》期刊的重磅成果为RNA编辑技术带来一大步飞跃,来自美国Salk研究所的科学家利用全新的CRISPR家族酶扩展了RNA编辑能力,并将这个新系统命名为“CasRx”。
CasRx(品红色)在人类细胞核中靶向RNA(灰色),Salk研究所
“生物工程师就像自然界的侦探一样,在DNA模式中寻找线索来帮助解决遗传疾病。CRISPR彻底改变了基因工程,我们希望将编辑工具从DNA扩展到RNA。”研究领导者Patrick Hsu博士表示,“RNA信息是许多生物过程的关键介质。在许多疾病中,这些RNA信息失去了平衡,因此直接靶向RNA的技术将成为DNA编辑的重要补充。”
除了高效性且无明显脱靶效应,新系统的一个关键特征是其依赖于一种比以前研究中物理尺寸更小的酶。 这对RNA编辑技术至关重要,这使得该编辑工具能够更容易被包装到病毒载体,并进入细胞进行RNA编辑。来自东京大学的科学家Hiroshi Nishimasu并未参与这项研究,他表示:“在这项研究中,研究人员发现了一种较Cas13d更加‘紧凑’的酶CasRx。从基础研究到治疗应用,我认为CasRx将成为非常有用的工具。”
此外,在这项研究中,研究人员还展示了利用这种新型RNA编辑系统来纠正RNA过程的能力。他们将CasRx包装到病毒载体中,并将其递送到利用额颞叶痴呆(FTD)患者干细胞中培养的神经细胞,最终使tau蛋白水平恢复到健康水平上,有效率达到80%。
Patrick Hsu博士最后说道:“基因编辑技术通过对DNA的切割带来基因序列的改变。在经过基因编辑的细胞中,其效果是永久的。虽然基因编辑技术能够很好地将基因完全关闭,但对调节基因的表达上并不那么优秀。展望未来,这一最新工具将在RNA生物学研究中发挥重要作用,并有望在未来凭借该技术对RNA相关疾病进行治疗。”
该研究探索了Cas13d家族蛋白CasRx敲低目的基因的最佳sgRNA组合,通过尾静脉注射质粒的方式,将CasRx系统和靶向Pten基因的sgRNA导入到小鼠肝脏细胞中,成功在小鼠肝脏中实现了Pten的高效沉默。
3月18日,《蛋白质与细胞》期刊在线发表了《Cas13d介导的肝脏基因表达下调对代谢功能的调控》的研究论文,该研究由中科院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室杨辉研究组和上海科技大学生命科学与技术学院黄鹏羽研究组合作完成。该研究探索了Cas13d家族蛋白CasRx敲低目的基因的最佳sgRNA组合,通过尾静脉注射质粒的方式,将CasRx系统和靶向Pten基因的sgRNA导入到小鼠肝脏细胞中,成功在小鼠肝脏中实现了Pten的高效沉默,证实了CasRx系统在成体动物体内也具有靶向沉默RNA的活性,通过增强下游蛋白AKT的磷酸化,影响了糖脂代谢相关基因的表达。同时,利用AAV递送CasRx和靶向Pscsk9的sgRNA到小鼠肝脏,有效降低了肝脏中PCSK9的蛋白表达,以及小鼠血液中的胆固醇水平。这为治疗后天性的代谢疾病提供了新方案。
同时,杨辉研究组与上海交通大学医学院附属上海第一人民医院孙晓东研究组合作,也探究了CasRx预防严重的眼部疾病——年龄相关性黄斑变性(AMD)的可能性,研究人员发现在体内使用CasRx敲低Vegfa的mRNA可以显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成(CNV)的面积,验证了将RNA靶向的CRISPR系统用于治疗应用的潜力。相关研究论文《CasRx介导的RNA靶向策略可防止年龄相关的黄斑变性的小鼠模型中的脉络膜新生血管形成》3月3日在《国家科学评论》在线发表。
近年来,CRISPR/Cas9技术因其强大且便捷的DNA编辑能力而受到广泛关注。2016年,张锋实验室发现了一种新的Cas蛋白Cas13a,可以靶向RNA进行切割。之后人们又陆续发现了靶向RNA的Cas13b, Cas13c。由于Cas13家族蛋白靶向RNA的特点,理论上在一些特定疾病的检测和治疗上具有独特优势,因而成为近年来的研究热点。2018年,加州大学伯克利分校Patrick Hsu实验室发现了Cas13d家族。他们发现与RNA干扰技术相比,Cas13d介导的基因沉默具有更高的特异性(与数百个shRNA脱靶相比,Cas13d没有脱靶)和敲除效率(Cas13d达到96%,shRNA达到65%)。而与Cas9介导的基因敲除技术相比,Cas13d介导的基因沉默不会改变基因组DNA,因此这种基因沉默是可逆的,从而对一些后天性疾病(如因不良生活习惯导致的高血脂等后天代谢性疾病)的治疗更有优势。其中Cas13d家族的CasRx蛋白由于体积小,效率高,被认为是在未来应用中最具有优势的Cas13蛋白。
此前的工作都在细胞水平证明了CasRx的高效性和特异性,杨辉研究组的这两篇文章则更进一步在动物体内证明了CasRx的活性,为临床提供了可能性。为证明CasRx在动物体内的活性,研究人员分别针对目的基因进行了sgRNA的体外筛选,然后采用尾静脉注射敲低Pten的质粒、尾静脉注射敲低Pcsk9的AAV8病毒、眼部注射敲低Vegfa的AAV病毒。对注射后的小鼠进行相应分析,分别得到Pten基因下调及其下游蛋白AKT的磷酸化上调,Pcsk9下调造成血清胆固醇下调;Vegfa下调显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成(CNV)的面积。
2020年3月18日,《蛋白质与细胞》期刊在线发表了《Cas13d介导的肝脏基因表达下调对代谢功能的调控》的研究论文,该研究由中科院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室杨辉研究组和上海科技大学生命科学与技术学院黄鹏羽研究组合作完成。该研究探索了Cas13d家族蛋白CasRx敲低目的基因的最佳sgRNA组合,通过尾静脉注射质粒的方式,将CasRx系统和靶向 Pten 基因的sgRNA导入到小鼠肝脏细胞中,成功在小鼠肝脏中实现了 Pten 的高效沉默, 证实了CasRx系统在成体动物体内也具有靶向沉默RNA的活性, 通过增强下游蛋白AKT的磷酸化,影响了糖脂代谢相关基因的表达。同时,利用AAV递送CasRx和靶向 Pscsk9 的sgRNA到小鼠肝脏, 有效降低了肝脏中PCSK9的蛋白表达,以及小鼠血液中的胆固醇水平 。这为治疗后天性的代谢疾病提供了新方案。
同时,杨辉研究组与上海交通大学医学院附属上海第一人民医院孙晓东研究组合作,也 探究了CasRx预防严重的眼部疾病——年龄相关性黄斑变性(AMD)的可能性,研究人员发现在体内使用CasRx敲低 Vegfa的mRNA可以显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成(CNV)的面积**,验证了将RNA靶向的CRISPR系统用于治疗应用的潜力。相关研究论文《CasRx介导的RNA靶向策略可防止年龄相关的黄斑变性的小鼠模型中的脉络膜新生血管形成》3月3日在《国家科学评论》在线发表。
近年来,CRISPR/Cas9技术因其强大且便捷的DNA编辑能力而受到广泛关注。2016年,张锋实验室发现了一种新的Cas蛋白Cas13a,可以靶向RNA进行切割。之后人们又陆续发现了靶向RNA的Cas13b, Cas13c。由于Cas13家族蛋白靶向RNA的特点,理论上在一些特定疾病的检测和治疗上具有独特优势,因而成为近年来的研究热点。2018年,加州大学伯克利分校Patrick Hsu实验室发现了Cas13d家族。他们发现与RNA干扰技术相比,Cas13d介导的基因沉默具有更高的特异性(与数百个shRNA脱靶相比, Cas13d没有脱靶)和敲除效率(Cas13d达到96% ,shRNA达到65%)。而与Cas9介导的基因敲除技术相比, Cas13d介导的基因沉默不会改变基因组DNA,因此这种基因沉默是可逆的 ,从而对一些后天性疾病(如因不良生活习惯导致的高血脂等后天代谢性疾病)的治疗更有优势。其中Cas13d家族的CasRx蛋白由于体积小,效率高,被认为是在未来应用中最具有优势的Cas13蛋白。
此前的工作都在细胞水平证明了CasRx的高效性和特异性,杨辉研究组的这两篇文章则更进一步在动物体内证明了CasRx的活性,为临床提供了可能性 。为证明CasRx在动物体内的活性,研究人员分别针对目的基因进行了sgRNA的体外筛选,然后采用尾静脉注射敲低 Pten 的质粒、尾静脉注射敲低 Pcsk9 的AAV8病毒、眼部注射敲低 Vegfa 的AAV病毒。对注射后的小鼠进行相应分析,分别得到 Pten 基因下调及其下游蛋白AKT的磷酸化上调, Pcsk9 下调造成血清胆固醇下调; Vegfa 下调显著减少AMD小鼠模型中脉络膜新血管形成(CNV)的面积。
图1 CasRx介导的 Pten 体内体外的下调( Protein & Cell )
A.质粒示意图;B.N2a细胞中 Pten 的下调;C.Western检测PTEN及AKT的表达; D.CasRx与shRNA脱靶比较;E.尾静脉注射质粒示意图;F.G.H.免疫荧光,qPCR,western分别检测 Pten 及p-AKT的表达
图2 血清胆固醇的调节以及 Pcsk9 的可逆调控( Protein & Cell )
A.针对 Pcsk9 的AAV8病毒注射示意图;B.肝组织中 Pcsk9 的表达量;C.血清 PCSK9 的表达量;D.血清胆固醇水平;E.F.血清ALT和AST的测定;G.可逆调节注射示意图; H. Pcsk9 的动态调控。
图3 AAV介导CasRx减少了AMD小鼠模型中CNV的面积(National Science Review)
A.小鼠和人序列比较以及sgRNA示意图;B.C.在293T和N2a细胞中敲低 Vegfa ;D.VEGFA蛋白的表达;E.AAV病毒质粒示意图;F.实验流程图;G.CasRx的mRNA表达水平;H.I.激光烧伤之前或之后7天的 Vegfa mRNA水平;J.CNV诱导3天后的VEGFA蛋白水平;K.激光烧伤7天后,用PBS或AAV-CasRx- Vegfa 注射的代表性CNV图像;L.M.CNV面积统计。
2020 年 4 月 8 日, Cell 期刊在线发表了题为 《Glia-to-Neuron Conversion by CRISPR-CasRx Alleviates Symptoms of Neurological Disease in Mice》 的研究论文,该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室 杨辉 研究组完成。
该项研究通过运用最新开发的 RNA 靶向 CRISPR 系统 CasRx 特异性地在视网膜穆勒胶质细胞中敲低 Ptbp1 基因的表达,首次在成体中实现了视神经节细胞的再生,并且恢复了永久性视力损伤模型小鼠的视力。同时,该研究还证明了这项技术可以非常高效且特异地将纹状体内的星形胶质细胞转分化成多巴胺神经元,并且基本消除了帕金森疾病的症状。该研究将为未来众多神经退行性疾病的治疗提供一个新的途径。
人类的神经系统包含成百上千种不同类型的神经元细胞。在成熟的神经系统中,神经元一般不会再生,一旦死亡,就是永久性的。神经元的死亡会导致不同的神经退行性疾病,常见的有阿尔兹海默症和帕金森症。此类疾病的病因尚不明确且没有根治的方法,因此对人类的健康造成巨大威胁。据统计,目前全球大约有 1 亿多的人患有神经退行性疾病,而且随着老龄化的加剧,神经退行性疾病患者数量也将逐渐增多。
在常见的神经性疾病中,视神经节细胞死亡导致的永久性失明和多巴胺神经元死亡导致的帕金森疾病是尤为特殊的两类,它们都是由于特殊类型的神经元死亡导致。我们之所以能看到外界绚烂多彩的世界,是因为我们的眼睛和大脑中存在一套完整的视觉通路,而连接眼睛和大脑的神经元就是视神经节细胞。
作为眼睛和大脑的唯一一座桥梁,视神经节细胞对外界的不良刺激非常敏感。研究发现很多眼疾都可以导致视神经节细胞的死亡,急性的如缺血性视网膜病,慢性的如青光眼。视神经节细胞一旦死亡就会导致永久性失明。据统计,仅青光眼致盲的人数在全球就超过一千万人。
帕金森疾病是一种常见的老年神经退行性疾病。它的发生是由于脑内黑质区域中一种叫做多巴胺神经元的死亡,从而导致黑质多巴胺神经元不能通过黑质-纹状体通路将多巴胺运输到大脑的另一个区域纹状体。目前,全球有将近一千万人患有此病,我国尤为严重,占了大约一半的病人。 如何在成体中再生出以上两种特异类型的神经元,一直是全世界众多科学家努力的方向。
该研究中,研究人员首先在体外细胞系中筛选了高效抑制 Ptbp1 表达的 gRNA,设计了特异性标记穆勒胶质细胞和在穆勒胶质细胞中表达 CasRx 的系统。所有元件以双质粒系统的形式被包装在 AAV 中并且通过视网膜下注射,特异性地在成年小鼠的穆勒胶质细胞中下调 Ptbp1 基因的表达。
大约一个月后,研究人员在视网膜视神经节细胞层发现了由穆勒胶质细胞转分化而来的视神经节细胞,并且转分化而来的视神经节细胞可以像正常的细胞那样对光刺激产生相应的电信号。
研究人员进一步发现,转分化而来的视神经节细胞可以通过视神经和大脑中正确的脑区建立功能性的联系,并且将视觉信号传输到大脑。在视神经节细胞损伤的小鼠模型中,研究人员发现转分化的视神经细胞可以让永久性视力损伤的小鼠重新建立对光的敏感性。
为进一步发掘 Ptbp1 介导的胶质细胞向神经元转分化的治疗潜能,研究人员证明了该策略还能特异性地将纹状体中的星形胶质细胞非常高效的转分化为多巴胺神经元,并且证明了转分化而来的多巴胺神经元能够展现出和黑质中多巴胺神经元相似的特性。
在行为学测试中,研究人员发现这些转分化而来的多巴胺神经元可以弥补黑质中缺失的多巴胺神经元的功能,从而将帕金森模型小鼠的运动障碍逆转到接近正常小鼠的水平。
需要指出的是,虽然科学家们在实验室里取得了重要进展,但是要将研究成果真正应用于人类疾病的治疗,还有很多工作要做:人类的视神经节细胞能否再生?帕金森患者是否能通过该方法被治愈?这些问题有待全世界的科研工作者共同努力去寻找答案。
(上)CasRx 通过靶向的降解 Ptbp1 mRNA 从而实现 Ptbp1 基因表达的下调。
(中)视网膜下注射 AAV-GFAP-CasRx-Ptbp1 可以特异性的将视网膜穆勒胶质细胞转分化为视神经节细胞,转分化而来视神经节细胞可以和正确的脑区建立功能性的联系,并且提高永久性视力损伤模型小鼠的视力。
(下)在纹状体中注射 AAV-GFAP-CasRx-Ptbp1 可以特异性的将星形胶质细胞转分化为多巴胺神经元,从而基本消除了帕金森疾病模型小鼠的运动症状。
RNA-editing Cas13 enzymes have taken the CRISPR world by storm. Like RNA interference, these enzymes can knock down RNA without altering the genome , but Cas13s have higher on-target specificity. New work from Konermann et al. and Yan et al. describes new Cas13d enzymes that average only 2.8 kb in size and are easy to package in low-capacity vectors! These small, but mighty type VI-D enzymes are the latest tools in the transcriptome engineering toolbox.
Microbial CRISPR diversity is impressive, and researchers are just beginning to tap the wealth of CRISPR possibilities. To identify Cas13d, both groups used very general bioinformatic screens that looked for a CRISPR repeat array near a putative effector nuclease. The Cas13d proteins they identified have little sequence similarity to previously identified Cas13a-c orthologs, but they do include HEPN nuclease domains characteristic of the Cas13 superfamily. Yan et al. proceeded to study orthologs from Eubacterium siraeum (EsCas13d) and Ruminococcus sp. (RspCas13d), while Konermann et al. characterized orthologs from “Anaerobic digester metagenome” (AdmCas13d) and Ruminococcus flavefaciens (nicknamed CasRx), as well as EsCas13d.
Like other Cas13 enzymes, the Cas13d orthologs described in these papers can independently process their own CRISPR arrays into guide RNAs. crRNA cleavage is retained in dCas13d and is thus HEPN-independent. These enzymes also do not require a protospacer flanking sequence, so you can target virtually any RNA sequence ! In bacteria, Cas13d-mediated cleavage promotes collateral cleavage of other RNAs. As with other Cas13s, this collateral cleavage does not occur when Cas13d is expressed in a mammalian system.
Since Cas13d is functionally similar to previously discovered Cas13 enzymes - what makes these orthologs so special? The first property is size - Cas13d enzymes have a median length of ~930aa - making them 17-26% smaller than other Cas13s and a whopping 33% smaller than Cas9! Their small size makes then easy to package in low-capacity vectors like AAV, a popular vector due to its low immunogenicity. But these studies also identified other advantages, including Cas13d-specific regulatory proteins and high targeting efficiency, both of which are described below.
The majority of Type VI-D loci contain accessory proteins with WYL domains (named for the three conserved amino acids in the domain). Yan et al. from Arbor Biotechnologies found that RspCas13d accessory protein RspWYL1 increases both targeted and collateral RNA degradation by RspCas13d. RspWYL1 also increased EsCas13d activity, indicating that WYL domain-containing proteins may be broader regulators of Cas13d activity. This property makes WYL proteins an intriguing counterpart to anti-CRISPR proteins that negatively modulate the activity of Cas enzymes, some of which are also functional in multiple species (read Arbor Biotechnologies' press release about their Cas13d deposit here ).
Not all Cas13d proteins are functional in mammalian cells, but Konermann et al. saw great results with CasRx and AdmCas13d fused to a nuclear localization signal (NLS). In a HEK293 mCherry reporter assay, CasRx and AdmCas13d produced 92% and 87% mCherry protein knockdown measured by flow cytometry, respectively. Cas13d CRISPR array processing is robust, with CasRx and either an unprocessed or processed gRNA array (22 nt spacer with 30 nt direct repeat) mediating potent knockdown. Multiplexing from the CRISPR array yielded >90% knockdown by CasRx for each of four targets, including two mRNAs and two nuclear long non-coding RNAs.
One interesting twist to Cas13d enzymes is their cleavage pattern: EsCas13d produced very similar cleavage products even when guides were tiled across a target RNA, indicating that this enzyme does not cleave at a predictable distance from the targeted region. Konermann et al. show that EsCas13d favors cleavage at uracils, but a more detailed exploration of this cleavage pattern is necessary.
Konermann et al. compared CasRx to multiple RNA regulating methods: small hairpin RNA interference, dCas9-mediated transcriptional inhibition (CRISPRi), and Cas13a/Cas13b RNA knockdown. CasRx was the clear winner with median knockdown of 96% compared to 65% for shRNA, 53% for CRISPRi, and 66-80% for other Cas13a and Cas13b effectors. Like previously characterized Cas13 enzymes, CasRx also displays very high on-target efficiency; where shRNA treatment produced 500-900 significant off-targets, CasRx displayed zero. Unlike Cas9, for which efficiency varies widely across guide RNAs, each guide tested with CasRx yielded >80% knockdown. It seems that CasRx may make it possible to target essentially any RNA in a cell.
Since catalytically dead dCasRx maintains its RNA-binding properties, Konermann et al. tested its ability to manipulate RNA species through exon skipping. Previous CRISPR exon-skipping approaches used two guide RNAs to remove a given exon from the genome, and showed success in models of muscular dystrophy . In this case, Konermann et al. targeted MAPT , the gene encoding dementia-associated tau, delivering dCasRx and a 3-spacer array targeting the MAPT exon 10 splice acceptor and two putative splice enhancers. After AAV-mediated delivery to iPS-derived cortical neurons, dCasRx-mediated exon skipping improved the ratio of pathogenic to non-pathogenic tau by nearly 50%, showing proof-of-concept for pre-clinical and clinical applications of dCasRx.
The identification of Type VI Cas13d enzymes is another win for bioinformatic data mining. As we continue to harness the natural diversity of CRISPR systems, only time will tell how large the genome and transcriptome engineering toolbox will be. It is, however, certain that the impact of CRISPR scientific sharing will continue to grow, and we at Addgene appreciate our depositors for making their tools available to the broader community.
References
Konermann, Silvana, et al. “Transcriptome Engineering with RNA-Targeting Type VI-D CRISPR Effectors.” Cell (2018) pii: S0092-8674(18)30207-1. PubMed PMID: 29551272
Yan, Winston X., et al. “Cas13d Is a Compact RNA-Targeting Type VI CRISPR Effector Positively Modulated by a WYL-Domain-Containing Accessory Protein.” Mol Cell. (2018) pii: S1097-2765(18)30173-4. PubMed PMID: 29551514
\1. Transcriptome Engineering with RNA-Targeting Type VI-D CRISPR Effectors
\2. CRISPR genetic editing takes another big step forward, targeting RNA
\3. How Editing RNA—Not DNA—Could Cure Disease in the Future
[ https://www.obiosh.com/kyfw/zl/aav/209.html](