.A Breakthrough in Genome Editing: How NICER Outperforms CRISPR/Cas9
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.A Breakthrough in Genome Editing: How NICER Outperforms CRISPR/Cas9
게놈 편집의 획기적인 발전: NICER가 CRISPR/Cas9보다 뛰어난 성능을 발휘하는 방법
주제:크리스퍼DNA유전학오사카대학 작성자 오사카 대학 2023년 12월 14일 유전자 편집 DNA 개념 DECEMBER 14, 2023
일본 연구진이 개발한 새로운 유전자 편집 방법인 NICER는 의도하지 않은 DNA 돌연변이를 크게 줄이고 유전병 치료를 강화함으로써 CRISPR/Cas9에 대한 보다 안전한 대안을 제시합니다.
오사카 대학이 이끄는 연구원들은 DNA에서 표적을 벗어난 돌연변이를 크게 줄이는 NICER라는 새로운 유전자 변형 기술을 개발했습니다. 유전자 편집 기술인 CRISPR/Cas9를 통해 연구자들은 유기체의 DNA에 정확하고 영향력 있는 변화를 만들어 유전 질환을 일으키는 돌연변이를 수정할 수 있었습니다. 그러나 CRISPR/Cas9 방법은 부정적인 영향을 미칠 수 있는 의도하지 않은 DNA 돌연변이를 초래할 수도 있습니다. 최근 일본의 연구자들은 CRISPR/Cas9만큼 효과적이면서도 의도하지 않은 돌연변이를 크게 줄이는 새로운 유전자 편집 기술을 개발했습니다.
기존 게놈 편집 방법으로 인한 표적 외 돌연변이 기존 게놈 편집 방법으로 인해 발생하는 표적 외 돌연변이. DNA 이중 가닥 절단 복구의 돌연변이 유발 특성으로 인해 유전자 돌연변이가 성공적으로 수정되더라도 CRISPR/Cas9의 원래 표적과 다른 영역에서 표적을 벗어난 돌연변이의 위험이 높아집니다. 크레딧: S. Nakada
NICER의 방법론 이해 저널 Nature Communications에 발표된 새로운 연구에서 오사카 대학이 이끄는 연구원들은 NICER라는 새로운 기술을 도입했습니다. 니카제라고 불리는 효소에 의해 단일 DNA 가닥에 여러 개의 작은 절단이 생성됩니다. 전통적인 CRISPR/Cas9 편집은 가이드 RNA라는 작은 유전 코드 조각과 Cas9라는 효소를 사용합니다. 가이드 RNA는 DNA의 특정 부분을 표적으로 삼고 Cas9 효소는 이 위치에서 이중 가닥 DNA 구조의 절단을 시작합니다. 이 이중 가닥 절단은 DNA 변화를 시작하는 데 중요합니다. 그러나 이중 가닥 파손의 세포 복구는 의도하지 않은 DNA 돌연변이뿐만 아니라 외인성 DNA가 인간 게놈에 통합되어 CRISPR/Cas9 기술의 임상 적용에 대한 안전성 문제를 야기할 수 있습니다. 이러한 의도하지 않은 돌연변이를 최소화하기 위해 오사카 대학 주도 연구팀은 일반적으로 돌연변이를 일으키지 않고 복구되는 DNA의 단일 가닥 절단 또는 "닉"을 생성하는 Cas9 니카제의 사용을 조사했습니다. NICER의 장점과 활용 Cas9 돌연변이 니카제를 사용한 게놈 편집 Cas9 돌연변이인 nickase를 이용한 게놈 편집. Nickase는 DNA 이중 가닥 절단 대신 단일 가닥 절단(닉)을 유도합니다. 닉은 일반적으로 돌연변이를 일으키지 않고 복구됩니다. 따라서 닉카제의 원래 표적과 다른 위치에 닉이 나타나더라도 이러한 위치에서는 새로운 유전자 돌연변이가 거의 나타나지 않습니다.
이 접근법을 사용하면 표적을 벗어난 돌연변이를 최소화하면서 정확한 유전자 교정이 가능합니다. 크레딧: S. Nakada
"게놈의 각 염색체에는 '상동성' 복사본이 있습니다."라고 이번 연구의 주요 저자인 Akiko Tomita는 말합니다. "NICER 기술을 사용하면 돌연변이가 하나의 염색체에 나타나지만 상동 복사본이 아닌 이형접합성 돌연변이가 돌연변이되지 않은 상동 염색체를 주형으로 사용하여 복구됩니다." 초기 실험에서 연구팀은 TK1이라는 유전자에 이형접합성 돌연변이가 알려진 인간 림프구 세포를 사용했습니다. 이들 세포를 닉카아제로 처리하여 TK1 영역에서 단일 절단을 유도하면 TK1 활성이 낮은 속도로 회복되었습니다. 그러나 닉카아제가 두 상동 염색체의 이 영역에 여러 개의 흠집을 유발하면 세포 복구 메커니즘의 활성화를 통해 유전자 교정 효율이 약 17배 향상되었습니다. NICER 유전자 편집 방법 도식 NICER 유전자 편집 방법의 도식. 닉은 돌연변이 근처에 만들어집니다(그리고 돌연변이 대립유전자에만 해당됩니다).
돌연변이에 가까운 틈을 도입하는 것만으로도 상동 염색체 간의 상동 재조합이 시작되지만 그 비율은 매우 낮습니다. 그러나 두 대립유전자에 하나 또는 두 개의 추가 닉이 만들어지면 상동간 상동 재조합을 통한 유전자 수정 효율이 크게 향상됩니다. 크레딧: S. Nakada
-"추가 게놈 분석에 따르면 NICER 기술은 표적을 벗어난 돌연변이를 거의 유발하지 않는 것으로 나타났습니다."라고 수석 저자인 Shinichiro Nakada는 말했습니다. “우리는 또한 NICER가 복합 이형접합 돌연변이와 관련된 유전 질환에서 파생된 세포에서 질병 유발 유전자의 발현을 복원할 수 있다는 사실을 발견하여 기뻤습니다.” NICER 방법은 DNA 이중 가닥 절단이나 외인성 DNA 사용을 포함하지 않기 때문에 이 기술은 기존 CRISPR/Cas9 방법에 대한 안전한 대안으로 보입니다. NICER는 이형접합성 돌연변이로 인한 유전병 치료를 위한 새로운 접근법을 제시할 수 있습니다.
참고 자료: Akiko Tomita, Hiroyuki Sasanuma, Tomoo Owa, Yuka Nakazawa, Mayuko Shimada, Takahiro Phuket, Tomoo Ogi 및 Shinichiro Nakada, "여러 개의 닉을 유도하면 체세포의 이형접합성 돌연변이를 수정하기 위해 동종간 상동성 재조합이 촉진됩니다", 9월 15일 2023년, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-023-41048-5
https://scitechdaily.com/a-breakthrough-in-genome-editing-how-nicer-outperforms-crispr-cas9/
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메모 2312150652 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
유전자 치료는 DNA절단과 복원에 편집기술이 필요하다. 이는 마치 msbase내에서 문제가 생겨서 magicsum.value이 나오지 않는 오류상황을 방치하며 오류가 oss로 인하여 확산되어 암처럼 오류증식을 계속하는 복제상태가 일어난다.
이를 처음부터 수정하려면 무척 어렵다. 마치 문제가 있는 차를 시동시켜 고속도로에 들어선 꼴이다. 허허.
그래서 휴게소나 갓길에서 운행중지, DNA 절단이 필요하고 수정본을 다시 더 빨리 증식시켜 경로변경을 시도하는 것이 필요하다. 마치 고장난 차를 더이상 몰지 않고 지름길을 이용하여 허비된 시간을 단축하는 다른 경로를 택해 네비게이션 엡을 사용하는거다. 허허.
-“Further genomic analysis showed that NICER technology rarely causes off-target mutations,” said lead author Shinichiro Nakada. “We were also pleased to discover that NICER can restore expression of disease-causing genes in cells derived from genetic diseases involving compound heterozygous mutations.” Because the NICER method does not involve DNA double-strand breaks or the use of exogenous DNA, this technology appears to be a safe alternative to existing CRISPR/Cas9 methods. NICER may provide a new approach for treating genetic diseases caused by heterozygous mutations.
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Memo 2312150652 My thought experiment qpeoms storytelling
Gene therapy requires editing technology to cut and restore DNA. This leaves an error situation in which magicsum.value does not appear due to a problem within msbase, and the error spreads due to oss, resulting in a replication state in which the error continues to grow like cancer.
It is very difficult to fix this from scratch. It's like starting a car with a problem and getting on the highway. haha.
So, it is necessary to stop driving at a rest area or on the shoulder, cut the DNA, and try to change the route by multiplying the modified copy again more quickly. It's like using a navigation app instead of driving a broken down car and taking a different route to reduce wasted time by taking shortcuts. haha.
Sample oms (standard)
b 0 a c f d 0000e0
0 0 0 a c 0 f00bde
0 c 0 f a b 000e0d
e 0 0 d 0 c 0b0fa0
f 0 0 0 e 0 b0dac0
d 0 f 0 0 0 cae0b0
0 b 0 0 0 f 0ead0c
0 d e b 0 0 ac000f
c e d 0 b a 00f000
a 0 b 0 0 e 0dc0f0
0 a c e 0 0 df000b
0 f 0 0 d 0 e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
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0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
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0000q000000
000000q0000
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Sample oss.base (standard)
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cdbdcbdbb
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.Physicists 'entangle' individual molecules for the first time, hastening possibilities for quantum computing
물리학자들의 '얽힘' 최초로 개별 분자를 개발해 양자컴퓨팅의 가능성을 앞당기다
작성자: 프린스턴 대학 개별 분자의 냉각, 제어 및 얽힘을 위한 레이저 설정입니다. 크레딧: Richard Soden, 프린스턴 대학교 DECEMBER 7, 2023
-물리학과 처음으로 프린스턴 물리학자 팀이 개별 분자를 양자 역학적으로 "얽힌" 특수 상태로 연결하는 데 성공했습니다. 이러한 기이한 상태에서 분자는 서로 상호 연관되어 있으며, 수 마일 떨어져 있거나 실제로 우주의 반대쪽 끝을 차지하더라도 동시에 상호 작용할 수 있습니다. 이 연구는 최근 저널 Science에 게재되었습니다. "이것은 양자 얽힘의 근본적인 중요성 때문에 분자의 세계에서 획기적인 발전입니다."
프린스턴 대학의 물리학 조교수이자 논문의 수석 저자인 로렌스 척(Lawrence Cheuk)은 말했습니다. "그러나 얽힌 분자는 미래의 많은 응용 분야를 위한 구성 요소가 될 수 있기 때문에 실용적인 응용 분야에서도 획기적인 발전입니다." 예를 들어, 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 특정 문제를 해결할 수 있는 양자 컴퓨터, 양자 시뮬레이터 행동은 모델링하기 어렵고 양자 센서 기존 센서보다 빠르게 측정할 수 있습니다.
"양자과학을 하는 동기 중 하나는 실제 세계에서 양자역학의 법칙을 활용하면 여러 분야에서 훨씬 더 나은 결과를 얻을 수 있다는 사실이 밝혀졌다는 것입니다." 물리학과 대학원생이자 이번 연구의 공동저자인 코너 홀랜드(Connor Holland)는 말했다. 고전 장치보다 성능이 뛰어난 양자 장치의 능력은 "양자 이점"으로 알려져 있습니다. 그리고 양자 이점의 핵심에는 중첩과 양자 얽힘의 원리가 있습니다.
기존 컴퓨터 비트는 0 또는 1의 값을 가정할 수 있지만, 큐비트라고 불리는 양자 비트는 동시에 0과 1의 중첩 상태에 있을 수 있습니다. 후자의 개념인 얽힘은 양자역학의 주요 초석이며 두 입자가 서로 불가분하게 연결될 때 발생하므로 한 입자가 다른 입자로부터 광년 떨어져 있어도 이 연결이 지속됩니다. 처음에는 그 타당성에 의문을 제기했던 알베르트 아인슈타인이 '으스스한 원거리 작용'으로 묘사한 현상이다. 그 이후로 물리학자들은 얽힘이 실제로 물리적 세계와 현실이 어떻게 구성되어 있는지에 대한 정확한 설명임을 입증했습니다. "양자 얽힘은 근본적인 개념이다" Cheuk는 "그러나 이는 양자적 이점을 부여하는 핵심 요소이기도 하다"고 말했습니다.
그러나 양자 이점을 구축하고 제어 가능한 양자 얽힘을 달성하는 것은 여전히 어려운 과제로 남아 있습니다. 특히 엔지니어와 과학자가 어떤 물리적 플랫폼이 적합한지 아직 명확하지 않기 때문입니다. 큐비트 생성에 가장 적합합니다. 지난 수십 년 동안 포획된 이온, 광자, 초전도 회로 등 다양한 기술이 양자 컴퓨터 및 장치의 후보로 연구되었습니다. 최적의 양자 시스템 또는 큐비트 플랫폼은 특정 애플리케이션에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 그러나 이 실험이 있기 전까지 분자는 오랫동안 제어 가능한 양자 얽힘을 거부했습니다.
그러나 Cheuk와 그의 동료들은 실험실에서의 세심한 조작을 통해 개별 분자를 제어하고 이들을 서로 연결된 양자 상태로 동축화하는 방법을 찾았습니다. 또한 그들은 분자가 원자에 비해 특정한 이점을 갖고 있어 양자 정보 처리 "실질적으로 이것이 의미하는 바는 양자 정보를 저장하고 처리하는 새로운 방법이 있다는 것입니다." 전기 및 컴퓨터 공학 대학원생이자 논문의 공동 저자인 Yukai Lu는 말했습니다.
예를 들어, 분자는 다양한 모드로 진동하고 회전할 수 있습니다. 따라서 이러한 모드 중 두 가지를 사용하여 큐비트를 인코딩할 수 있습니다. 분자 종이 극성이면 두 분자는 공간적으로 떨어져 있어도 상호 작용할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 분자는 그 복잡성으로 인해 실험실에서 제어하기가 매우 어렵다는 것이 입증되었습니다. 그들을 매력적으로 만드는 바로 그 자유도는 실험실 환경에서 통제하거나 가두기 어렵게 만듭니다. Cheuk과 그의 팀은 신중하게 고려된 실험을 통해 이러한 많은 문제를 해결했습니다. 그들은 먼저 극성을 띠고 레이저로 냉각될 수 있는 분자종을 선택했습니다.
그런 다음 분자를 양자역학이 중심이 되는 초저온으로 레이저 냉각했습니다. 그런 다음 소위 "광학 핀셋"이라고 불리는 단단히 집중된 레이저 빔의 복잡한 시스템에 의해 개별 분자가 포착되었습니다. 핀셋의 위치를 엔지니어링함으로써 그들은 단일 분자의 큰 배열을 만들고 원하는 1차원 구성으로 개별적으로 배치할 수 있었습니다. 예를 들어, 그들은 분리된 분자 쌍과 결함 없는 분자 스트링을 만들었습니다.
다음으로 그들은 큐비트를 분자의 회전하지 않는 상태와 회전하는 상태로 인코딩했습니다. 그들은 이 분자 큐비트가 일관성을 유지한다는 것을 보여줄 수 있었습니다. 즉, 중첩을 기억했습니다. 간단히 말해서, 연구원들은 개별적으로 제어되는 분자에서 잘 제어되고 일관된 큐비트를 생성하는 능력을 보여주었습니다. 분자를 얽히게 하려면 분자가 상호작용하도록 해야 했습니다.
일련의 마이크로파 펄스를 사용함으로써 그들은 개별 분자가 일관된 방식으로 서로 상호 작용하도록 할 수 있었습니다. 정확한 시간 동안 상호작용이 진행되도록 함으로써 두 분자를 얽히게 하는 2큐비트 게이트를 구현할 수 있었습니다. 이러한 얽힌 2큐비트 게이트는 범용 디지털 양자 컴퓨팅과 복잡한 재료 시뮬레이션을 위한 구성 요소이기 때문에 이는 중요합니다. 이 새로운 분자 핀셋 배열 플랫폼이 제공하는 혁신적인 기능을 고려할 때 양자 과학의 다양한 영역을 조사하기 위한 이 연구의 잠재력은 큽니다.
특히 프린스턴 팀은 새로운 형태의 자기와 같은 흥미로운 창발적 행동이 나타날 수 있는 양자 다체 시스템을 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있는 많은 상호 작용하는 분자의 물리학을 탐구하는 데 관심이 있습니다. "양자 과학을 위해 분자를 사용하는 것은 새로운 개척지이며, 주문형 얽힘에 대한 우리의 시연은 분자가 양자 과학을 위한 실행 가능한 플랫폼으로 사용될 수 있음을 입증하는 핵심 단계입니다." 척이 말했다. 별도 기사에서 Science "동일한 결과를 얻었다는 사실은 우리 결과의 신뢰성을 입증합니다." 척이 말했다. "그들은 또한 분자 핀셋 배열이 양자 과학을 위한 흥미롭고 새로운 플랫폼이 되고 있음을 보여줍니다."
추가 정보: Connor M. Holland 외, 재구성 가능한 광학 핀셋 배열에서 분자의 주문형 얽힘, www.science.org/doi/10.1126/science.adf4272. DOI: 10.1126/science.adf4272 Yicheng Bao 외, 광학 핀셋 어레이의 분자 간 쌍극 스핀 교환 및 얽힘, 과학(2023). DOI: 10.1126/science.adf8999. www.science.org/doi/10.1126/science.adf8999 Augusto Smerzi 외, 집게로 만든 분자와의 얽힘, www.science.org/doi/10.1126/science.adl4179. DOI: 10.1126/science.adl4179(2023). 저널 정보: 과학 에 의해 제공 프린스턴 대학교
.These Superconductors Are Acting “Strange,” and Scientists Finally Know Why
이 초전도체는 "이상하게" 행동하고 있으며 과학자들은 마침내 그 이유를 알고 있습니다
주제:초전도성초전도체 작성자 POLITECNICO DI MILANO 2023년 12월 13일 초전도 물리학 컨셉 아트 일러스트레이션
초전도성에 대한 획기적인 연구는 임계 온도가 높은 구리 기반 초전도체에 대한 새로운 통찰력을 보여줍니다. 공동 노력을 통해 이러한 초전도체의 이상한 금속 거동을 밝혀내고 양자 임계점을 확인했습니다. 광범위한 X선 실험을 통해 미래 기술과 지속 가능한 솔루션에 대한 약속을 제시하는 이 발견이 탄생했습니다. 신용: SciTechDaily.com
최근 연구에서는 고유한 '이상한 금속' 상태와 중요한 양자 임계점을 식별하여 임계 온도가 높은 초전도체의 주요 측면을 밝혀냈습니다. 공동 노력과 광범위한 실험을 통해 얻은 이 발견은 첨단 초전도 기술의 길을 열었습니다. 초전도 연구에서 중요한 진전을 이룬 이번 발견은 지속 가능한 기술의 길을 닦고 보다 환경 친화적인 미래에 기여할 수 있습니다.
이번 연구는 Nature Communications에 Politecnico di Milano, Chalmers University of Technology의 연구원이 발표했습니다. 예테보리와 로마 사피엔자 대학교는 임계 온도가 높은 구리 기반 초전도체의 많은 미스터리 중 하나를 밝혔습니다. 임계 온도보다 높은 온도에서도 초전도체는 특별하게 행동합니다. "이상한" 금속. 이는 전기 저항이 일반 금속과 다르게 온도에 따라 변한다는 것을 의미합니다. 이 연구는 "이상한 금속"이라고 불리는 상에 연결된 양자 임계점이 존재한다는 것을 암시합니다.
Cuprates의 위상 다이어그램 큐프레이트의 위상 다이어그램. 크레딧: 밀라노 폴리테크닉
이상한 금속 거동과 양자 임계점 “양자 임계점은 양자 효과만으로 인해 물질의 특성이 갑작스럽게 변하는 특정 조건을 식별합니다. 미세한 온도 효과로 인해 얼음이 섭씨 0도에서 녹아 액체가 되는 것처럼(섭씨), 큐레이트는 양자 전하 변동으로 인해 '이상한' 금속으로 변합니다." Riccardo Arpaia, Chalmers 마이크로기술 및 나노과학부의 연구원이자 해당 연구의 주요 저자입니다.
이 연구는 유럽 싱크로트론 ESRF와 영국 싱크로트론 DLS에서 수행된 X선 산란 실험을 기반으로 합니다. 그들은 구리산염을 "이상하게" 만드는 방식으로 전기 저항에 영향을 미치는 전하 밀도 변동의 존재를 밝혀냈습니다. 이러한 변동의 에너지가 어떻게 변하는지에 대한 체계적인 측정을 통해 이 에너지가 최소인 전하 캐리어 밀도 값, 즉 양자 임계점을 식별할 수 있었습니다.
ERIXS 장비 유럽 싱크로트론 ESRF 그르노블에 있는 유럽 싱크로트론 ESRF의 ERIXS 장비. 크레딧: 밀라노 폴리테크닉
영향 및 향후 방향 “이것은 5년여의 노력의 결과입니다. 우리는 Politecnico di Milano에서 주로 개발한 RIXS라는 기술을 사용했습니다. 수많은 측정 캠페인과 새로운 데이터 분석 방법 덕분에 우리는 양자 임계점의 존재를 증명할 수 있었습니다. 큐프레이트에 대한 더 나은 이해는 임계 온도가 더 높은 더 나은 재료의 설계를 안내할 것이며 따라서 미래 기술에서 더 쉽게 활용할 수 있을 것입니다.”라고 Politecnico di Milano 물리학과 교수이자 연구 코디네이터인 Giacomo Ghiringhelli가 덧붙였습니다.
세르지오 카프라라(Sergio Caprara)는 로마 사피엔차 대학교 물리학과의 동료들과 함께 전하 변동이 큐프레이트에서 중요한 역할을 한다는 이론을 내놓았습니다. 그는 “이번 발견은 구리산염의 금속 상태의 변칙적 특성뿐만 아니라 고온 초전도성의 기초가 되는 여전히 모호한 메커니즘을 이해하는 데 있어 중요한 진전을 의미합니다”라고 선언했습니다.
참조: Riccardo Arpaia, Leonardo Martinelli, Marco Moretti Sala, Sergio Caprara, Abhishek Nag, Nicholas B. Brookes, Pietro Camisa, Qizhi Li, Qiang Gao, "전하 밀도 변동에 따른 큐레이트의 양자 임계성의 서명", Xingjiang Zhou, Mirian Garcia-Fernandez, Ke-Jin Zhou, Enrico Schierle, Thilo Bauch, Ying Ying Peng, Carlo Di Castro, Marco Grilli, Floriana Lombardi, Lucio Braicovich 및 Giacomo Ghiringhelli, 2023년 11월 8일, 네이처 커뮤니케이션
https://scitechdaily.com/these-superconductors-are-acting-strange-and-scientists-finally-know-why/
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