近日,Allen研究所和CZI分别承诺将在五年内出资3500万美元(共计7000万美元)用于西雅图中心的建设、运行,该中心将进驻位于西雅图南湖联盟地区的Dexter Yard实验室空间。这是继旧金山第一家Chan Zuckerberg生物中心,位于芝加哥与加利福尼亚州红木城的第二、三家研究所以及纽约细胞生物中心之后的第5个研究所。
目前,随着智能手表市场的不断创新、扩大,人们能够利用其监测到的数据(如心率和血压等)越来越多,也越来越方便,经常有报道称智能手表技术挽救了生命。但这种实时跟踪在基因层面还无法实现,科研人员只能在癌症等致残性疾病肆虐细胞之后,才能看到基因变化的最终结果。这便是西雅图合成生物学中心成立的初衷,希望通过 "基因组智能手表 "解决的上述难题。传统方法提高了人们对基因表达背后过程的理解,但该中心旨在让人们了解细胞的整个历史。
西雅图合成生物学中心由华盛顿大学医学研究人员共同领导,希望通过基因研究的前沿技术,如单细胞多组学和人工智能增强基因修饰来记录细胞基因组的内部运作。与Garmin Venu 2 Plus等健身追踪器实时监测心脏健康状况的方式类似,西雅图合成生物学中心承诺,这项技术将主动观察亚细胞变化,甚至在遗传疾病发生之前就为临床医生提供治疗遗传疾病所需的信息。
据报道,该项目将建立在两项核心技术基础上,即DNA Typewriter和ENGRAM,其均由Shendure实验室开发。
DNA Typewriter于2022年由Jay Shendure、Junhong Choi等研究人员合作开发,是一种能够在体内进行分子记录的通用系统,克服了现有DNA基因记忆设备在同时记录不同的“符号”数量和事件发生顺序方面的限制,提供了进行体内分子记录的能力。DNA Typewriter使用ENGRAM系统,这是一种基于原始编辑的系统,通过将生物信号与向导RNA的产生相耦合,可将序列插入到非活性CRISPR靶点的基因组片段中。
具体而言,DNA Typewriter的空白记录介质(“DNA磁带”)由一系列部分CRISPR-Cas9靶位点串联而成,除第一个位点外,其他位点都在其5'端被截断,因此没有活性。短插入式编辑用作符号,记录了介导编辑的主编辑向导RNA的身份,同时也将“类型向导”在DNA磁带上向前移动一个单位,即顺序基因组编辑。
西雅图中心将继续推进基于CRISPR的基因组编辑在细胞历史学中的应用,这是Shendure从最早2016年开始就一直在努力实现的目标,他的实验室是当时发表论文的几个实验室之一,展示了使用CRISPR在DNA中记录信息的能力。2016年,Shendure和当时在哈佛大学的Alexander Schier发表了一种称为“Genome Editing of Synthetic Target Arrays for Lineage Tracing(GESTALT)”的方法,可用于细胞谱系追踪。大约在同一时间,MIT的Timothy Lu提出使用CRISPR作为细胞事件的记忆装置;George Church的哈佛实验室(Shendure曾在此读研究生)也描述了一种可用于谱系追踪和分子记录的技术。
除DNA Typewriter和ENGRAM外,西雅图中心还将开发其他互补技术,如大规模DNA合成和基因组着陆平台。此外,该中心将试图表征基因在体内的功能。“我们目标是将分子细节与时间联系起来,以便更好地理解功能通路和基因”Shendure说道。
西雅图中心的早期工作将集中在生物发育和免疫学方面。“免疫系统几乎影响着人类健康的每一个领域,因此对基因如何导致健康和疾病变化进行深入了解,有可能产生广泛的影响潜力”,Shendure表示,“发育和免疫学都有出色的体外和体内模型,我们可以在这些模型上快速迭代以促进技术的发展,其都是复杂的、时间动态的系统,传统的测量范式无法解决长期存在的问题。”
但目前尚不清楚该中心开发的任何技术是否都会对外开放许可,Shendure已申请了一项基于两项核心技术的“多重、时间分辨的分子信号记录器及相关方法”的专利。
https://www.genomeweb.com/research-funding/allen-institute-chan-zuckerberg-initiative-commit-70m-toward-new-uw-synbio-center
2.https://www.prnewswire.com/news-releases/seattle-hub-for-synthetic-biology-launched-by-allen-institute-chan-zuckerberg-initiative-and-the-university-of-washington-will-turn-cells-into-recording-devices-to-unlock-secrets-of-disease-302005426.html
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