릭 영 비코딩 DNA로 알려진 단백질을 코딩하지 않는 게놈 부분에서 전사되는 RNA를 연구하는 MIT의 생물학 교수입니다. 게놈의 이 부분은 한때 '정크 DNA'로 불렸는데, 이는 많은 사람들이 그 가치에 대해 어떻게 생각하는지 알 수 있게 해줍니다. 과학자들은 그것이 인간 게놈의 98%를 구성한다는 사실을 발견하고 깜짝 놀랐고, 이는 그 기능을 찾기 위한 탐구를 촉발했습니다.
이 대화에서 Rick Young은 한네 위나르스키 Bio Eats World 및 16z 총괄 파트너 호르헤 콘데, 그는 생물학, 컴퓨터 과학 및 공학의 교차점에서 투자를 이끌고 있습니다. a16z에 합류하기 전에 Conde는 Syros Pharmaceuticals의 최고 전략 책임자였으며 게놈 해석 회사 Knome을 공동 설립했습니다.
대화는 우리가 쓰레기라고 생각했던 게놈의 98%에 대해 배운 내용을 다룹니다. 밝혀진 바에 따르면 고대 바이러스 감염의 증거를 숨기는 것부터 모든 얼굴을 독특하게 보이게 하는 것까지 다양한 역할을 합니다. 그들은 또한 질병에서 거대하지만 여전히 제대로 이해되지 않은 역할과 정크 DNA를 연구함으로써 아무도 예상하지 못한 유전자 온/오프 스위치의 발견으로 이어진 방법에 대해 논의합니다.
참고: 이 대화는 원래 다음의 에피소드로 게시되었습니다. 바이오 이츠 월드. 해당 에피소드를 들을 수 있습니다. 여기에서 지금 확인해 보세요..
HANNE WINARSKY: 오늘 우리는 정크 DNA에 대해 이야기하기 위해 왔습니다. 간단한 정의부터 시작해 볼까요?
RICK YOUNG: 반세기 정도 된 용어입니다. 과학자들은 단백질을 암호화하지 않는 게놈 부분에 대해 알고 있었고, 이론화 된 이것이 정크였다는 것을. 우리는 그 중 일부가 게놈에 대한 고대 바이러스 침입의 잔재라는 것을 알고 있었습니다. 그러나 정크 DNA라는 문구가 우리를 괴롭혔습니다.
HANNE: 대신 사용하려는 용어는 무엇입니까? 우리가 매일 더 많이 이해하고 있는 DNA의 암흑 물질?
RICK: 비암호화 DNA.
HANNE: 왜 쓰레기라고 생각했을까요? 당신은 그 중 일부가 남은 오래된 바이러스 비트라고 언급했습니다. 그런데 왜 처음부터 미스터리였을까?
RICK: 생물학적 역사를 통틀어 유전 물질이 무엇인지에 대한 논쟁이 있었고 처음에는 단백질로 생각되었기 때문입니다. 그러나 단백질이 기계이고 DNA가 기계의 청사진이라는 것이 분명해지자 기계의 결함이 질병을 유발하기 때문에 사람들은 기계에 몰두하게 되었습니다. 그러나 게놈의 2%만이 단백질을 위한 아미노산을 암호화하고 있다는 것이 밝혀졌습니다. 대다수인 98%는 그렇지 않습니다. 그리고 2000년에 인간 게놈 프로젝트의 과학자들이 제시 인간 게놈 서열에 따르면, 그 데이터는 98억 개의 염기 중 3.2%가 단백질을 암호화하지 않는다는 것을 확인했습니다.
각 유전자는 암호화할 단백질의 조각과 조각을 취하여 그것을 배열하여 한 세포에서 얻는 생성물이 조금 더 빨리 작동하거나 다른 세포에서 실제로 다른 세포로 들어갈 수 있도록 배열하는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 다른 작업을 수행하는 구획.
JORGE CONDE: 그 3.2억 개의 염기쌍에 얼마나 많은 유전자가 암호화될 것인지에 대한 초기 추정치는 얼마였습니까?
RICK: 우리는 약 100,000으로 정했습니다. 우리는 우리가 더 복잡할수록 게놈이 더 커지고 유전자의 수가 더 많다고 가정했습니다. 우리와 곤충이 거의 같은 수의 유전자를 가지고 있다는 것을 알았을 때 약간의 충격이 있었습니다.
JORGE: 우리가 믿을 수 없을 정도로 복잡한 유기체라고 생각하는 것을 인코딩할 것으로 예상했던 것보다 적은 수의 유전자가 있죠?
HANNE: 그것은 약간의 충격입니다.
동일한 소스 코드, 다른 프로그램
JORGE: 고등학교에서 우리 모두가 배운 것은 DNA는 RNA를 암호화하고 RNA는 아미노산을 암호화하며 아미노산은 단백질을 제공한다는 것입니다. 그렇죠? 이것이 현대 생물학의 중심 교리입니다.
네. 사람들이 단백질을 코딩하지 않는 게놈의 98%에 대해 '정크 DNA'라는 제목을 재빨리 돌린 가장 큰 이유 중 하나는 대부분 게놈의 비즈니스 목적이 유전자를 만드는 것이라고 믿었기 때문입니다. 단백질.
JORGE: 그렇다면 유전학자들은 언제부터 정크 DNA가 정크 이상일 수 있다는 암시를 받기 시작했습니까?
RICK: [시작은] 엄청난 양의 대체 접합으로 인간과 곤충의 추가적인 복잡성을 설명할 수 있다는 사실을 깨닫는 것부터 시작했습니다. 그것은 단일 유전자에 대해 만들어지는 큰 RNA가 있는 곳이지만 한 세포와 다른 세포에서 다르게 접합됩니다. 다시 말해서, 유전자의 다른 부분은 단백질을 지정하는 RNA 분자로 끝납니다. 그래서 단백질이 조금 다릅니다.
HANNE: 그건 마치 만화경처럼 들리지만 빛이 다르게 비추면 다른 색상과 다른 각도를 얻을 수 있습니다.
RICK: 글쎄요, 흥미로운 비유입니다. 더 나은 비유는 이러한 레고가 있고 기계를 만들 수 있지만 매우 다양한 방식으로, 다양한 구조, 색상으로 만들 수 있을 때라고 생각합니다. 각 유전자는 암호화할 단백질의 조각과 조각을 취하여 그것을 배열하여 한 세포에서 얻는 생성물이 조금 더 빨리 작동하거나 다른 세포에서 실제로 다른 세포로 들어갈 수 있도록 배열하는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 다른 작업을 수행하는 구획.
JORGE: 주어진 인간의 모든 단일 세포는 거의 동일한 게놈을 가지고 있습니다. 그러나 동일한 게놈이 엄청나게 다양한 다양한 세포 유형을 발생시킵니다. 그래서 비유를 하자면 각 셀 유형은 동일한 소스 코드에서 다른 프로그램을 실행하고 있습니다.
RICK: 맞아요.
98%의 기능
JORGE: 다양한 세포 유형을 살펴보고 그들이 얼마나 다양한지 알아보기 위해 전문가가 될 필요는 없습니다. 그렇죠? 뉴런은 예를 들어 근육 세포와 매우, 매우, 매우 다르게 생겼고 기능도 매우 다릅니다. 프로그램, 즉 세포가 실행하기로 선택한 유전 프로그램을 결정하는 것은 무엇입니까? 무엇이 근육 세포를 근육 세포로 만들고 뉴런을 뉴런으로 만드는가?
RICK: 그래서 우리는 DNA가 RNA를 만들고 [RNA]가 단백질을 만드는 것으로 시작했습니다. 그것이 중심 교리입니다. 그러나 약 반세기 전에 과학자들은 RNA가 자체적으로 다양한 종류의 기능을 생성하기 시작했다는 주장을 하기 시작했습니다. 그리고 RNA는 발달의 초기 단계에서 실제로 일부 활동을 한다는 것이 밝혀졌습니다.
정자가 난자를 만나면 엄마가 그 난자에 넣는 것은 엄마의 RNA입니다. 이것을 하는 RNA 분자가 있습니다. 우리가 일상적으로 사용하는 항생제가 RNA에 결합한다는 것이 밝혀졌습니다. 그래서 RNA는 거기에서 꽤 중요한 역할을 합니다. 사람들이 생각하는 방식이 바뀌었습니다. 그런 다음 우리가 정크 DNA에 대해 생각하기 시작하면서 그것은 단백질을 암호화하지 않는 DNA의 일부입니다. 글쎄요, 세상이 단백질이 아니라 RNA에 기반을 두고 있다면 어떻게 될까요? 처음? 그래서 이제 우리는 우리가 정크 DNA라고 부르는 것, 또는 우리가 정크 DNA라고 불렀던 것의 상당 부분이 정크가 아니라는 것을 이해합니다. 그것은 매우 기능적입니다. 그리고 대부분은 RNA를 만듭니다.
따라서 한 세포를 프로그래밍하는 목표는 공통 유전자 세트를 원하는 수준으로 조정하는 특정 시퀀스 세트를 사용하는 것입니다. . . .우리의 문제는 우리가 실제로 프로그램을 모른다는 것입니다.
HANNE: 와우. DNA의 비암호화 부분을 이해하기 위해 우리가 있는 곳에서 약간의 작업을 수행할 수 있습니까? 거기에 있는 모든 다양한 가능성에 대한 현재 우리의 이해는 무엇입니까?
RICK: 우리 게놈의 2%만이 단백질로 들어가는 이러한 아미노산 서열을 암호화하고 있습니다. 그렇다면 나머지가 하는 일에 대한 회계사의 원장에는 무엇이 있습니까?
게놈의 약 절반이 우리가 이질염색질이라고 부르는 것입니다. 그곳에서 고대 바이러스 침공의 산물을 얻을 수 있습니다. 고대 레트로바이러스가 침입하여 DNA로 변환되어 게놈에 삽입되었습니다. 그래서 그것은 실제로 우리가 다루고 싶지 않은 시퀀스를 숨기기 위해 진화의 역사를 통틀어 우리가 가지고 있었던 수단입니다. 그리고 그것은 중요한 예외를 제외하고 우리 게놈에서 침묵으로 남아 있습니다.
나머지 절반은 모든 활성 단백질 코딩 유전자가 있는 곳이고 모든 활성 비코딩 유전자가 있는 곳입니다. 그래서, 그것은 무엇을합니까? 그것은 규제 기능의 긴 목록을 가지고 있지만 나는 그것을 세 가지로 단순화할 것입니다.
그 기능 중 하나는 염색체 유지입니다. 그래서 DNA 복제가 일어나는 곳입니다. 그것들은 2미터 길이의 폴리머이기 때문에 접히는 역할을 하는 우리 게놈의 부위입니다. 그것은 몇 마이크론 직경의 핵으로 접혀야 합니다.
두 번째 조절 영역은 유전자 조절을 담당하는 이 모든 것입니다. 아마도 게놈의 훨씬 더 많은 부분이 유전자 자체를 지정하는 것보다 유전자 발현에 대한 조절 기능을 지정합니다. 그리고 그것은 각 세포가 각 유전자에 대해 다른 조절 영역을 사용하기 때문입니다.
HANNE: 정말 흥미롭네요. 제 생각에는 선반이 있는 옷장이 있는 것처럼 들립니다. 옷장에 잠시 넣어둘 필요가 있는 물건들이 있고, 그 다음에는 기반시설용 옷장이 있습니다.
왜 이것에 그렇게 많은 초점을 맞추는 것이 중요합니까? 질병과 관련된 모든 유전적 변이의 75% 이상이 그곳에서 발생하기 때문입니다.
네. 기본적으로, 당신이 가지고 있는 것은 코딩과 비코딩 모두에서 모든 세포에 있는 공통 유전자 세트입니다. 그리고 요소가 있고 특정 셀 유형에서만 작동하는 실제 시퀀스가 있습니다. 따라서 한 세포를 프로그래밍할 때의 목표는 공통 유전자 세트를 원하는 수준으로 조정하는 특정 시퀀스 세트를 사용하는 것입니다. 그래서 여러분은 20,000개의 단백질 코딩 유전자와 거의 같은 수의 비암호화 유전자로 이루어진 놀라운 악기를 연주하고 있습니다. 특정 시퀀스를 통해 그렇게 하고 있습니다. 우리의 문제는 우리가 실제로 프로그램을 모른다는 것입니다.
규제 프로그램을 놀리다
HANNE: 그럼 어떻게 시작합니까? 이 프로그램을 이해하려고 할 때 따라야 할 힌트는 무엇입니까?
RICK: 힌트는 세포의 각 유전자에 대한 조절 영역이 스스로를 표시한다는 것입니다. 그들은 당신에게 말합니다. 그리고 당신은 사용할 수 있습니다 다양한 기술특정 세포 유형에서 전체 게놈에 걸쳐 매우 빠르게 알려줍니다. 운동 뉴런에서 그 세포에 있는 모든 조절 영역은 무엇입니까? 각 유전자에 대해 가변 저항이 설정된 위치를 볼 수도 있습니다. 바로 여기에서 신속한 시퀀싱이 특정 세포 유형의 게놈에서 코딩 및 비코딩 모두를 포함하는 유전자의 모든 활성 요소를 동시에 추론할 수 있는 이러한 기능을 제공했습니다.
현재 우리의 문제는 한 번에 거의 하나의 세포 유형을 수행해야 하고 수백 가지의 세포 유형이 있다는 것입니다. 우리의 모든 조직은 실제로 여러 유형의 세포가 결합되어 있기 때문에 때때로 다른 세포를 오염시키지 않고 특정 세포를 실제로 보는 것이 어렵습니다.
JORGE: 모든 세포에는 전체 게놈이 있고 모든 세포에는 전체 노래책이 있으며 특정 세포 유형은 특정 교향곡을 연주하도록 선택하고 게놈을 조절하는 데 도움이 되는 기계는 본질적으로 오케스트라? 그 기계는 어떤 노래를 연주할지, 어떤 음표를 치며, 어떤 볼륨으로 칠 것인지, 어떤 템포로 치는지 등을 결정하는 지휘자입니다. 이것이 게놈의 조절 기능을 이해하는 것과 합당한 비유입니까?
RICK: 출력이 어떻게 될지 쉽게 알 수 있다는 의미입니다. 그러나 더 어려운 것은 누가 모든 메모를 작성합니까? 그 모든 음표를 거기에 넣고 잘 만든 작곡가는 누구입니까? 작곡가는 대부분의 세포와 대부분의 유전자에 대해 유전자의 조절 요소에 결합하고 가변 저항 설정을 제공하는 역할을 하는 전사 인자라고 하는 이러한 단백질 분자인 것으로 밝혀졌습니다.
자, 여기에 흥미로운 주름이 있습니다. 왜냐하면 그러한 전사 인자가 결합하는 부위에서 우리는 그것을 인핸서라고 부르기 때문입니다. 이러한 인핸서 사이트에는 항상 RNA가 결합되어 있는 해당 사이트에서 만들어집니다. 우리는 RNA가 조절에서 중요한 역할을 한다는 것을 최근에야 이해하게 되었습니다. 그것을 증폭하기 위해: iPhone이 당신의 얼굴을 인식하는 방식은 두개골 안면 구조 유전자를 제어하는 인핸서가 사람마다 다르기 때문입니다.
당신이 지금 여기에 있는 것은 이 삼두정치입니다. 당신은 DNA 서열을 가지고 있습니다. 그것은 구성 분자인 전사 인자에 의해 특별히 인식되지만 이 세 번째 조각인 이 RNA 분자가 필요합니다. 따라서 DNA, RNA 및 단백질은 실제로 이러한 조절 영역에서 함께 작동합니다. 그리고 왜 이것에 그렇게 많은 초점을 맞추는 것이 중요합니까? 질병과 관련된 모든 유전적 변이의 75% 이상이 그곳에서 발생하기 때문입니다.
HANNE: 음악적으로 너무 멍청해지면 안되지만, 거의 코드처럼 들립니다. 그렇죠? XNUMX음 구조가 모두 함께 연주하여 더 큰 것을 만듭니다.
RICK: 맞아요.
프로그래머
JORGE: 생물학의 가장 최첨단 영역 중 하나는 세포 프로그램이 결정되는 방법, 세포 운명이 결정되는 방법에 대한 일부 지배 법칙을 이해하려는 우리의 능력 증가입니다. 저에게 있어 우리의 이해가 한 단계 발전한 놀라운 도약 중 하나는 Yamanaka가 수행한 작업에서 비롯된 것입니다. 노벨상, 아주 작은 소수의 특정 전사 인자에 세포를 노출시켜 세포 유형을 재프로그래밍할 수 있음을 보여줍니다.
HANNE: 왜 그것이 이 분야에서 획기적인 발전을 이루게 되었는지 설명할 수 있습니까?
RICK: 나는 그 영화에서 약간의 역할을 했습니다. 비록 그것이 매우 많은 수이지만 적은 수의 전사 인자가 그 세포의 정체성에 필수적인 모든 조절 요소를 식별할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그리고 Yamanaka는 인간 세포 또는 남성 세포를 배아 줄기 세포와 동등한 것으로 프로그래밍하는 데 이 요소 중 XNUMX개만 사용할 수 있음을 보여줌으로써 이를 증명했습니다.
이것에 대해 생각하는 한 가지 방법은 노래가 너무 나쁘면 유기체가 살지 않는다는 것입니다. 하지만 조금만 벗어나면 자라서 어른이 되고 나이가 들면서 이 모든 질병에 걸리게 됩니다.
JORGE: 정말 놀랍죠? 이는 시스템이 단순하게 들리는 것에서 놀라운 복잡성을 끌어내는 방식으로 설계되었음을 암시하기 때문입니다. 서로 다른 세포 유형을 지배하는 모든 복잡한 일련의 사건을 결정하는 XNUMX가지 전사 인자.
당신이 한 작업 중 일부는 이러한 마스터 전사 인자가 본질적으로 세포가 상태를 설정하고 유지하는 데 필요한 유전자를 제어하는 회로와 동등한 것을 설정한다는 것을 보여주었습니다. 유전자 제어 회로가 무엇을 의미하는지 설명할 수 있습니까?
RICK: 유전자 제어 회로에는 두 가지 멋진 요소가 있습니다. 하나는 마스터 레귤레이터가 이러한 인핸서를 찾아 표적 유전자의 발현을 유발하는 경우 회로의 일부인 출력입니다. 아주 멋진 또 다른 요소는 마스터 전사 인자도 자체 발현을 조절한다는 것입니다. 그래서 피드백 루프가 있습니다. 예를 들어, 마스터가 자신의 유전자에서 자신의 발현을 제어한 다음 표적 유전자 세트에 결합하여 발현을 제어하는 전기 다이어그램이 있습니다.
JORGE: 꽤 사나워요. 전사 인자가 단백질인 순환 참조와 거의 비슷합니다. 그 단백질은 유전자에 암호화된 DNA로 만들어집니다. 전사 인자는 유전자 전사의 발현을 돕는 기계의 일부입니다. 따라서 전사 인자(단백질)가 전사 인자를 만드는 유전자의 발현을 조절하는 데 도움이 된다고 말하는 것입니다.
하네: 네. 이 모든 작은 세포의 전체 교향곡에 대한 정신적 이미지가 있습니다. 이 모든 다른 질감을 노래합니다.
조절 게놈 및 질병
HANNE: 이 모든 기능이 어떻게 작동하는지 이해하기 시작하면 무엇이 달라지나요? 이 지식으로 우리는 무엇을 할 수 있습니까?
RICK: 이 마스터 전사 인자가 각 세포의 정체성을 주도하는 이 부위는 대부분의 인간 변이가 질병을 유발하는 곳입니다. 질병 관련 변이의 75% 이상이 주요 유전자를 구동하는 이러한 인핸서 요소에서 발생합니다.
JORGE: 알았어. 그래서 그것은 야생, 그렇지? 질병을 유발하거나 유발하는 돌연변이에 대해 생각할 때, 우리는 일반적으로 단백질에 영향을 미치고 어떻게든 단백질을 파괴하고 질병을 일으키는 유전자 내에서 발생하는 돌연변이에 대해 생각합니다.
HANNE: 맞아.
JORGE: 하지만 75%의 경우에 그 돌연변이가 실제로 유전자 외부에서 발생하고 있으며 게놈의 이 비암호화 영역에서 발생한다고 말씀하셨습니다. 유전자가 노래라면, 그것은 노래가 잘못 연주되고 있다는 것이 아니라 너무 크게, 너무 작게, 너무 느리게 또는 너무 빨리 연주될 수 있지만 그것이 많은 질병을 유발하는 것입니다.
RICK: 사실, 이것에 대해 생각하는 한 가지 방법은 노래가 너무 나쁘면 유기체가 살지 않는다는 것입니다. 하지만 조금만 벗어나면 자라서 어른이 되고 나이가 들면서 이 모든 질병에 걸리게 됩니다.
처음으로 장치를 설정하고 작동시키는 방법에 대한 모든 모델이 있습니다.
JORGE: 유전자의 잘못된 버전을 만드는 것이 아니라 유전자의 잘못된 투여량을 얻는 것입니다. 너무 많거나 너무 적습니다.
RICK: 맞습니다. 이것을 다루는 치료법을 어떻게 찾습니까? 유전자를 선택적으로 조정하거나 조정하는 방법은 무엇입니까? 원칙적으로 우리는 많은 방법으로 그렇게 할 수 있고 유전자 치료로 그렇게 할 수 있습니다. 우리는 CRISPR 유전자 편집으로 그렇게 할 수 있습니다. 그러나 지난 몇 년 동안 우리가 발견한 가장 중요한 것은 이러한 유전자 조절 요소 각각에 RNA가 있다는 것입니다. RNA는 기능적입니다. 해당 유전자의 출력을 조정하는 데 도움이 되는 가변 저항기입니다. 이제 할 수 있는 여러 가지 방법이 있습니다. 약물 RNA. 우리는있어 ASO (안티센스 올리고뉴클레오티드), 예를 들어 척수성 근위축을 위한 Spinraza. RNA 간섭이 있습니다. 우리는 새로운 소분자 약물을 준비하고 있습니다. 조절 RNA인 조절 RNA를 조절하기 위해 합성 RNA라는 약물을 프로그래밍하는 방법에 대해 생각할 수 있다면 세포가 해당 약물에 접근할 수 있는 모든 세포에서 하나의 유전자를 조정하는 주요 방법을 갖게 됩니다.
HANNE: 따라서 질병이 어떻게 발생하는지에 대한 완전히 다른 이해가 아닙니다. 그러나 우리가 잠재적으로 질병을 치료할 수 있는 방법에 대한 완전히 다른 이해입니다.
RICK: 맞습니다. 원칙적으로, 우리는 이제 관심 있는 유전자 하나를 조정하는 약물을 개발하는 프로그래밍 가능한 방법을 갖게 되었습니다. 이 순간 사람들은 단순히 합성 RNA 분자를 프로그래밍하여 이 전염병에 대한 백신을 생산하고 있습니다. 백신에 대해 기대할 수 있는 것만큼 좋은 결과입니다.
JORGE: 응용 프로그램에 대해 생각할 때 생물학의 기술, 우리는 일반적으로 두 가지 중 하나를 수행하려고 합니다. 우리는 생물학을 매우 심도 있게 조사하고 이해하려고 하며 복잡성 수준을 높이거나 개입하려고 합니다. 우리는 점점 더 생물학을 매우, 매우 깊은 수준에서 조사할 수 있게 되었고, 따라서 우리는 세포가 어떻게 조절되는지에 따라 준거법이나 규칙을 이해할 수 있게 되었습니다. 그리고 우리는 다음과 같은 점점 더 정교한 도구를 가지고 있습니다. 프로그래밍 가능한 의학 양식, 매우, 매우 구체적으로 RNA를 표적으로 삼을 수 있습니다. 이것은 생물학을 조사하고 점점 더 정교한 방식으로 개입하는 우리의 능력 사이의 일종의 선순환이 될 것입니다. 그리고 그것이 오늘날 우리가 이 분야에서 우리 자신을 발견하는 가장 흥미로운 측면 중 하나라고 생각합니다.
RICK: 동의합니다. 우리는 이제 복잡성의 여러 층에 대한 깊은 이해를 발전시켜 이전에 보지 못한 치료 가설을 세울 수 있습니다. 불과 몇 년 전만 해도 상상도 할 수 없었던 속도로 이를 수행할 수 있습니다. 기본적인 발견과 10년 전에 사람들에게 적용된 치료법 사이의 시간적 거리는 평균 14년이었습니다. 이제 기초 과학에 기반한 치료 가설을 세우고 XNUMX개월 안에 환자에게 도달하는 치료법을 생각해 볼 수 있습니다. 이었다 그것을보고 이 새로운 백신으로.
HANNE: 그래서 우리가 질병의 출현을 이해하는 방법, 치료하는 방법뿐만 아니라 과학 자체를 수행하는 방법, 그리고 과학이 얼마나 빨리 일어나고 환자를 위한 임상 현실로 바뀔 수 있는지를 바꾸는 것입니다.
구획화자로서의 RNA
RICK: 맞습니다. 그러나 이제 케이크 위에 장식이 있습니다. 왜냐하면 고전적으로 우리는 약리학에 대해 두 가지 방식으로 생각했기 때문입니다. 하나는 개인에 대한 약물의 영향이었습니다. 다른 하나는 약물에 대한 개인의 영향이었습니다. 그리고 이 후자의 부분에서 여러분은 약물의 분포, 약물이 어떤 조직으로 가는지, 어떤 조직에 사용할 수 없는지에 대해 걱정하고 있습니다. 우리는 약물이 세포에 들어가면 세포를 통해 확산되어 표적을 찾는다고 가정하기 때문입니다. 우리는 한 세기 동안 알고 있었던 막으로 둘러싸인 구획을 가지고 있습니다.
JORGE: 세포 투과성의 문제는 항상 무엇이었습니까? 막을 통과할 수 있습니까?
네. 막을 통과할 수 있고 핵으로 들어갈 수 있습니까? 그러나 우리는 지난 XNUMX년 동안에야 세포에 비막체라고 불리는 많은 비막체가 있다는 것을 이해하게 되었습니다. 생체 분자 응축물 이 몸이 형성되는 한 가지 이유는 물이 이슬 방울로 응축되는 것처럼 응축되기 때문이라고 생각하기 때문입니다. 그러나 이러한 이해에 대해 매우 심오한 것은 이러한 응축물이 특정 기능을 위해 단백질, DNA, RNA를 구획화한다는 것입니다. 그래서 이제 우리는 세포에 있는 5억에서 10억 개의 단백질과 RNA 분자를 다양한 구획으로 분리할 수 있다는 것을 이해하게 되었습니다.
한: 허.
JORGE: 우리는 생물학의 영역을 떠나 물리학의 영역으로 들어가고 있습니까?
RICK: 상 분리가 원동력으로 생각되기 때문에 정확히 그렇게 했습니다. 그것은 수학으로 설명되는 물리적 현상입니다.
하네: 와.
RICK: 이제 우리는 가장 효과적인 화학요법 약물이 집중하는 그들의 표적이 사는 구획 내부. 그들은 나머지 세포에 대해 600배 집중하고 있으므로 우리가 예상한 것의 600배에 달하는 종양 유전자에 대한 표적 활성이 있습니다. 이것은 미래에 대한 약물 발견 및 개발에 중요한 새로운 통찰력이 있음을 알려줄 뿐만 아니라 이러한 응축물이 무엇을 하는지 더 잘 이해하고 싶게 만듭니다.
여기 케이크에 아이싱이 있다는 의미입니다. 우리가 깨달은 것은 이처럼 중요한 방식으로 세포를 기능화하는 이러한 응축물 구획이 RNA에 의해 조절된다는 것입니다. 그들의 형성은 RNA에 의해 자극될 수 있습니다. RNA를 너무 많이 생성하면 가변저항을 11까지 올리면 응축수가 용해됩니다. 그래서 갑자기 우리는 세포 내부의 어느 부위에서나 RNA 출력이 그 기능이 일어나는 곳에서 응축물을 강화하거나 용해함으로써 그 기능을 조정할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그리고 그것은 제 생각에, 프로그래밍 가능한 RNA, 합성 RNA 분자가 기능 장애가 있는 세포의 기능을 조정하는 데 사용될 수 있는 또 다른 방법이기 때문에 심오하다고 생각합니다. 처음으로 장치를 설정하고 작동시키는 방법에 대한 모든 모델이 있습니다.
HANNE: 다이얼할 또 다른 노브입니다.
RICK: 그러면 어떻게 끄나요? 당신이 그 긴 RNA를 만들 때 그것은 단지 큰 음전하의 문자열일 뿐이라는 것이 밝혀졌습니다. 그리고 그것은 응축물을 용해시키고 유전자를 차단합니다. 그것이 유전자가 조절되는 방식입니다. RNA로 축합물을 조정한 다음 유전자가 완전히 전사될 때 만들어지는 RNA 산물로 축합물을 차단합니다.
HANNE: 정말 멋져요. 그래서 정말로 스위치를 껐다 켜십시오.
RICK: 아무도 예상하지 못한 끄기/켜기 스위치입니다. 그리고 그것은 다시 한 번, 만약 당신이 프로그램 가능한 약물을 가지고 있다면, 당신은 기능 장애가 있는 세포 기능을 표적으로 삼는 새로운 방법, 치료 문제에 대한 새로운 해결책을 갖게 된다는 것을 의미합니다.
JORGE: 한 사람의 정크 DNA는 다른 사람의 정교한 게놈 조절 기계입니다.
HANNE: 아니면 모든 사람의 것입니다.
게시일: 15년 2022월 XNUMX일
기술, 혁신, 그리고 그것을 구축하는 사람들이 말하는 미래.
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