来自贝德福德的妮可·斯蒂尔是克拉克大学生化与分子生物学专业的学生,她参与了一个研究团队,该团队利用黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)来识别一种能有效阻断过度活跃的PLC-γ蛋白的抑制剂药物。该蛋白在决定细胞生长或分裂时起着重要作用。
该团队正在使用CRISPR-Cas9技术,这项技术使他们能够"编辑"果蝇的DNA序列,并重现人类肿瘤中发现的激活突变。
1933年,托马斯·亨特·摩根因揭示染色体在遗传中的作用而获得诺贝尔奖。他的发现源于他在哥伦比亚大学实验室"果蝇室"中进行的黑腹果蝇实验,该实验室现被认为是现代遗传学研究的发源地。
自摩根获得诺贝尔奖以来,又有10位科学家因其基于果蝇的基因组和发育研究进展而获奖。
直到2000年,黑腹果蝇的基因组序列才被发表。随后的研究表明,果蝇与人类共享超过60%的基因,这使它们成为研究导致癌症、糖尿病、阿尔茨海默病、帕金森病和其他疾病的突变的模式生物。
从卵到幼虫再到成虫,果蝇一代的培育只需10天。
克拉克大学遗传学家贾斯汀·萨克雷表示:"果蝇的一个巨大优势是,在过去的一个世纪里,我们已经分离出大量重要的新遗传工具来研究它们的基因如何工作。你可能不会想到,但它们的基因组与我们的非常相似。"
大三学生斯蒂尔是萨克雷生物学系实验室中为这一持续研究领域做出贡献的几名学生之一。他们研究PLC-γ蛋白,该蛋白在控制细胞生长或分裂时起着作用。萨克雷解释说,PLC-γ的过度活跃导致了约"50%的乳腺癌和前列腺癌,而这分别是女性和男性中最常见的癌症类型。"
贾斯汀·萨克雷教授(左起)与伊莎贝尔·斯派瑟、贝德福德的妮可·斯蒂尔和莉莉·文森特会面。图片由校方提供
基于这一联系,萨克雷和他的学生们寻求识别一种能有效阻断过度活跃的PLC-γ的抑制剂药物。
萨克雷回忆说,几年前,玛丽亚·托西亚在萨克雷的实验室工作时发现,他们的一些CRISPR编辑的果蝇"翅膀静脉中出现了一种奇怪的缺陷"。由于这种翅膀缺陷——不完整的后横脉——易于观察,萨克雷目前的学生研究人员正在利用它来识别一种新型PLC-γ抑制剂药物。
在今年秋季的克拉克本科生研究活动ClarkFEST上,斯蒂尔和同样是越野跑队友的同学莉莉·文森特解释了他们过去1年半的研究。为了研究翅膀缺陷,他们将含有转X10基因(人工引入的基因)的PLC-γ插入果蝇,并将它们与其他果蝇杂交,以产生在3号染色体上具有多个X10拷贝的果蝇品系。除了翅膀缺陷外,他们还在研究果蝇品系中的另一种表型——源自生物体基因构成的特征:昆虫复眼中的额外R7感光细胞。
根据斯蒂尔和文森特的海报展示,萨克雷实验室对果蝇的基因组编辑模拟了"在人类T细胞白血病患者中常见的相同PLC-γ[蛋白]激活突变"。他们希望利用这种激活突变以及通过X10的正常蛋白的额外拷贝,创造出更明显的翅膀静脉表型,从而用于寻找阻断激活的PLC-γ的新药。目前还没有专门针对这种蛋白的药物。
"我们有一些令人兴奋的新果蝇品系正在观察中,同时正在开发并启动药物筛选方案,"主修生化与分子生物学的文森特表示。
斯蒂尔的暑期研究由彭恩家族研究奖学金资助。
斯蒂尔表示,她和文森特在萨克雷的实验室中学到了很多。
"他擅长以我们能理解的方式解释事物。如果我们犯了错误,他会将其视为学习机会,"她表示。
文森特表示,当果蝇品系无法推进研究人员的目标时,这项工作可能会令人失望,"但我们会继续前进。我们有一些令人兴奋的新果蝇品系正在观察中,同时正在开发并启动药物筛选方案。"
萨克雷表示,研究是一个持续的过程,需要耐心,因为大多数科学发现都是断断续续发生的。
"你会感觉在很长一段时间内完全没有取得任何进展,在某些情况下确实如此,"他说道,"但突然间,你就搞清楚了。"
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