构建更好的细胞系

科学家们使用几种方法来开发细胞系。研究人员可以选择几十年来一直在使用的传统方法和强大的新技术用于创建细胞系通过基因组编辑。每个方法在同一时间或另一个被首选为其特定的强度或优势;虽然有些久经考验的方法有半途而废的新技术的采用,许多年长的协议仍在使用与下一代的方法。

传统的细胞系的开发方法

大多数细胞生物学家都熟悉non-genome-editing方法用于开发细胞株——单细胞克隆,overexpressing基因或转基因细胞系通过媒体适应变化,和干细胞分化。每种方法都有其优点和缺点。

单细胞克隆培养细胞单独和寻找潜在的有用的变化。这个克隆的方法很简单,但需要很长时间,影响有限。同样,细胞系适应逐渐改变细胞生长的条件,如媒体或细胞密度;这个方法也简单,但费时。相比之下,转基因/基因超表达细胞将外源DNA插入。尽管这种方法产生更快的结果,新的遗传物质是很难控制,因为总是外源基因的转录。

另一种克隆方法是区分干细胞。多才多艺的细胞类型,如间充质干细胞,诱导多能干细胞可以分化创造独特的细胞,否则很难隔离和大量生产。专门的细胞,结果从这个方法可以受益毒理学和癌症研究人员寻找思维,生理相关细胞模型。

研究人员为基因编辑选择做什么?

基因编辑是相对最近的进步,已经被科学家们利用创建独特的细胞系。总的来说,这些技术是针对特定的优势。然而,缺点是需要一定数量的专业技术工作方法。简而言之,一个酶需要创建一个双链DNA断裂在你感兴趣的基因。当细胞试图修复损伤,序列可以通过改变添加外源DNA或RNA含有所需的序列。这个过程可以添加任何单元格属性与特定的基因型和表现型连接。如果研究人员知道基因控制一个函数,就可以改变这个函数。这是相对容易实现当一个基因控制一个函数,但更具挑战性当数以百计的基因协同工作。

早期基因编辑方法,包括锌指核酸酶(ZFN)和转录activator-like效应核酸酶(取得),是有效的,但麻烦。研究人员必须开发一个新的系列为每个编辑的蛋白质。因为蛋白质是难以设计和测试,每个编辑很贵,和研究人员必须做出选择,使这些方法效率不及CRISPR / Cas9基因编辑技术。

CRISPR技术采用一种核酸酶蛋白(Cas9或类似的)搭配一个可互换的指导RNA分子定位和基因。短RNA分子也便宜,容易制作,可以针对任何感兴趣的基因在任何生物或细胞线。强大的通用核酸酶蛋白的结合与一个简单的、可互换的,非常具体指导RNA使CRISPR基因编辑的最有效率的方法。因为导游rna可以轻易交换,研究人员可以屏幕大套的目标分子最大基因编辑效率。此外,降低成本和提高编辑效率CRISPR基因编辑意味着更复杂的修改引入点突变,有针对性的删除,或基因融合可以设计大大增加项目成本。

虽然CRISPR-Cas9基因编辑优越在许多方面,当前的专利和许可景观仍然不安,许多公司仍然使用ZFN和取得。

你能改变多少?

研究人员可以编辑尽可能多的网站允许的时间和资源。如果编辑效率很低或者是执行更复杂的编辑,科学家应该编辑一个基因,成功分离出细胞然后让另一个编辑进行编辑。如果编辑效率很高,编辑更简单,研究人员可以同时执行多个和识别,隔离,扩大细胞与编辑。

工程师与一个已知的编辑效果

总有一个机会一个编辑会损害细胞。易于理解的编辑也有负面影响,尤其是针对多种基因与不可预测的相互作用。

为了避免这些后果,最好是与一个已知的工程师一个编辑的效果。这些编辑通常模仿自然的表型,如癌症突变,自然基因突变或疾病。这些编辑还可以反映特定的但不致命的效果在一个细胞系或动物模型。

如果没有被充分研究过的感兴趣的基因,研究人员可以猜测,编辑会产生预期的效果。另一种方法是编辑和筛查的几个目标期望的结果。不幸的是,这可以消耗资源而不产生任何有用的东西。

为什么没有公司编辑用于开发一个理想的细胞表达系统?

每个蛋白产品是不同的,和有许多参数需要考虑——从最终产品的最终应用程序所需的特性。编辑,帮助细胞产生治疗性抗体不一定帮助他们生产疫苗病毒蛋白质。

由于基因和蛋白质生产能力之间的关系是复杂的,通常是没有单一的改变,或一系列的变化,这将极大地提高特定蛋白的表达。

此外,已经完成了大量的工作在蛋白质表达系统使用克隆选择,细胞系适应和老基因编辑方法。因为很多传统方法存在,科学家不愿意更换一个工作技术,不太可能,即使是一个理想的系统可以取代当前的实践。

而大生物技术和制药公司有足够的资源来克服这些障碍,他们不愿意创造一个理想的系统,因为细胞(产品)可复制,可以分布式不许可。

作者信息
伊丽莎白·特纳Gillies博士科学家,写明ATCC