图片:通讯作者Yong Cheng博士，圣犹大血液学和计算生物学系，帮助开发了一种识别调节基因表达的基因开关的高效方法。
来源:圣犹大儿童研究医院
圣犹大儿童研究医院(St. Jude Children’s Research Hospital)的科学家开发了一种集成的、高通量系统，以更好地理解和可能操纵基因表达，治疗镰状细胞病和地中海贫血等疾病。这项研究发表在今天的《自然遗传学》杂志上。
研究人员使用该系统来识别数十种DNA调节元件，这些元件共同作用，协调从胎儿到成人血红蛋白表达的转换。该方法也可用于研究其他涉及基因调控的疾病。
调节元件，也称为遗传开关，分散在DNA的非编码区域。这些区域不编码基因，约占基因组的98%。这些元素有各种各样的名字——增强子、阻遏子、绝缘体等等，但它们调控的具体基因、调控元件如何一起作用，以及其他问题的答案都还不清楚。
“如果没有高通量系统，识别关键的调节元件通常是非常缓慢的，”通讯作者Yong Cheng博士说。
“例如，尽管进行了几十年的研究，但只有不到一半的调节因素和相关的基因变异可以解释胎儿血红蛋白水平，”Cheng说。
精确编辑提供了基因表达调控的关键细节
新系统结合了生物信息学预测算法和腺嘌呤碱基编辑工具，并测试碱基基因编辑如何影响基因表达。碱基编辑比传统的基因编辑工具(如CRISpR/Cas9)工作得更精确，它能高效地改变四字母DNA字母表中的单个字母，而不产生更大的插入或删除。
研究人员使用碱基编辑器ABEmax对307个预计会影响胎儿血红蛋白表达的调控元件进行了10156次特异性编辑。这种表达可以改变血红蛋白紊乱的严重程度，如镰状细胞病。编辑将DNA碱基腺嘌呤和胸腺嘧啶改为鸟嘌呤和胞嘧啶。研究集中在基因BCL11A、MYB-HBS1L、KLF1和β -样球蛋白基因的调控元件上。
利用这种方法，科学家确认了少数已知的胎儿血红蛋白表达的调节元件，并鉴定了许多新的。
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