SHANNA HUNTER/THE VARSITY

我让学生们在课后多留下来一个小时来完成CRISPR实验,每位同学都很乐意实际上,他们对这个实验抱有极高的热情”副教授阿利斯泰尔·迪亚斯(Alistair Dias, Associate Professor)说道。CRISPR实验是迪亚斯教授为他的三年级实验课HMB311所设计的实验。

此前你可能已经对基因组编辑技术CRISPR有所耳闻,它就是规律成簇的间隔短回文重复技术(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)。一些细菌和古细菌能够将病毒DNA的短片段整合入自己的DNA,它们通过这种记忆或免疫的形式来抵抗病毒的再次入侵。这一过程的实质是将这些短片段转录为向导RNA (guideRNA)——一种与原始的病毒DNA所互补的RNA。随后,向导RNA与Cas9形成复合体,Cas9是一种能够在与向导RNA相匹配的位置上切割DNADNA核酸内切酶。一旦病毒再次入侵该细菌,Cas9将会分解入侵的病毒DNA,化解这种威胁。

与计算机上的剪切粘贴工具相类似,科学家们一直在利用Cas9对特定DNA序列的剪切能力来改变、剔除或引入新基因。迪亚斯教授有意让他的学生接触这种前沿技术。“我为学生设计这个实验主要就是为了让他们与时俱进地接触那些在科研领域中所使用的最新研究技术,并且丰富他们的学习体验。”迪亚斯教授称。

CRISPR实验涉及到通过修改DNA序列,在四周之内将细胞从蓝色荧光变为绿色荧光。靶向荧光基因的向导RNA将由学生制作。“让学生自己制作向导RNA将帮助他们更好地理解CRISPR技术是如何运作的,或许将来有一天,当他们需要在自己的实验研究中制作一个向导的时候,就会拥有足够的经验。”迪亚斯教授说。

如果学生在整个实验期间进展顺利的话,Cas9将会切割下蓝色荧光DNA的关键部分,同时所造成的空当将由编码绿色荧光的序列填充。学生将在荧光显微镜下观察到最终的多彩结果。

令迪亚斯教授兴奋的是,学生可以将这一实验经历写入他们的简历。

作为CRISPR编辑的结果,除了能观察到颜色由蓝至绿的转变之外,学生还将使用自动血细胞计数器(automated hemocytometer)统计成功引入新基因物质的细胞的数目。然后,他们将会利用这些信息来对比直接用Cas9蛋白或间接用Cas9 mRNA感染细胞的效率,这两种方法均为专业研究环境中的常用方法。

“我的班即使不是第一个,也是多伦多大学(U of T)第一批使用CRISPR技术的本科课程之一,所以我非常高兴地看到学生们能接触这一与当今的研究和基因工程关联紧密的技术。这个实验的开销可能会比以往教授的基本的微列阵稍微更多一些,但它的价值是以往实验的一千倍还不止。”迪亚斯教授说。

同时,迪亚斯教授和他的同事也希望在不久的将来将CRISPR实验引入他们的四年级人生物学实验课程。


翻译/Translate: 王姝锦/Shujin Wang

校对/Proof: 侯霖/Lin Hou

终校/Final Read: 王雪琪/Xueqi Wang