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Nature:CRISPR单碱基编辑准确

实验室资讯网时间:2018-05-16 点击: 百度搜索

【导读】基因编辑工具的快速发展令整个生物学研究领域疯狂,目前第三代DNA剪刀的主角是CRISPR,这是一种比其前身更快更便宜的工具。......
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来自韩国基础科学研究所IBS的研究人员发表了题为“Genome-wide target specificities of CRISPR RNA-guided programmable deaminases”的文章,证实了最近研发的基因编辑方法的准确性。这一研究成果公布在4月10日的Nature Biotechnology杂志上。

文章的通讯作者是基因编辑领域的大牛KIM Jin-Soo,其研究组曾在Nature等顶级杂志发表多篇文章,提出了CRISPR技术领域的不少创新想法,比如他们曾设计出了目前最小的CRISPR-Cas9,并通过腺伴随病毒(AAV)将其递送到了肌细胞和小鼠的眼睛里,用以编辑导致失明的基因。

Nature:CRISPR单碱基编辑准确

对于最新这项研究,Kim表示,“这是第一次在整个基因组水平上验证了这种碱基编辑的准确性”。

基因编辑工具的快速发展令整个生物学研究领域疯狂,目前第三代DNA剪刀的主角是CRISPR,这是一种比其前身更快更便宜的工具。CRISPR-Cas9和CRISPR-Cpf1通过切除小的DNA序列,讷讷感沉默或降低错误基因的表达。然而,去年一种新的碱基编辑方法:不会引起随机的DNA缺失和插入,而是替换一个DNA基因,吸引了生物学家的注意。

这种基因校正方法很关键,因为一些疾病就是因为DNA的四种基本组分之一(腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T))出错引起的。DNA中的单核苷酸错误被称为点突变,由点突变引起的疾病包括:囊性纤维化,镰状细胞性贫血和色盲。

与现有的第三代DNA剪刀不同,单碱基编辑方法是由与CRISPR-Cas9(nCas9,切口酶)变体与另外一种称为胞嘧啶脱氨酶(cytosine deaminase)构成,用T代替C,通过导向RNA直接指向正确DNA位置。不过到目前为止,还不知道这种碱基编辑器是仅在错误基因区域中发挥作用,还是能在其它区域进行替换(脱靶)。

上个月,IBS的研究人员分别改变了肌营养不良蛋白基因(Dmd),以及酪氨酸酶基因(Tyr)中的单个核苷酸,用以检验CRISPR-nCas9胞苷脱氨酶的融合。研究获得了两方面的成功:携带Dmd基因单个核苷酸突变的小鼠胚胎,导致小鼠肌肉中无法产生dystrophin蛋白;另外一种是携带Tyr突变的小鼠,显示的病症是白化病性状。Dystrophin蛋白与肌肉肌营养不良症疾病相关,酪氨酸酶控制黑素的生成。

而在最新这项研究中,他们又在基因组范围能验证了这一方法的准确性,并在肌营养不良蛋白和酪氨酸酶基因中修改了单个核苷酸。

为了确定整个基因组的基因编辑正确性,研究人员修改了一种错误检测技术:Digenome-seq,这一技术可在全基因组范围内检测人类细胞中的CRISPR/Cas9脱靶效应(新方法终结CRISPR-CAS9争论)。同时也改进了计算机程序(Digenome 2.0),更全面地识别脱靶,比较了不同的导向RNA,从而找到了减少故障并增加特异性的RNA。

利用这种技术,研究人员验证了碱基编辑器技术的正确性,并且发现它比当前第三代CRISPR-Cas9更准确。碱基编辑技术能诱导人类基因组中1-67个位点发生C-to-T转换,而CRISPR-Cas9在30-241个位点能进行切割,这意味着碱基编辑器正在减少脱靶变化。 “因此,预计这些碱基编辑器将会成为广泛使用的受欢迎CRISPR技术,”Kim说。

(本文来源:ofweek 林契于宸 )

(责任编辑:Labtoday)

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