Nature:新一代CRISPR基因编辑技术诞生,或为人体细胞提供多种功能

发布时间:2019-10-22 09:30:04
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近日,来自麻省理工学院和哈佛大学Broad 研究所的科学家们通开发了一种新的CRISPR基因组编辑方法,能够进一步提高基因编辑的效率与准确性。

该系统称为“prime编辑”,能够以精确,高效和高度通用的方式直接编辑人体细胞。该方法扩大了生物学和治疗学研究的基因编辑范围,并有可能纠正多达89%的已知致病基因变异。

“分子生命科学的主要宗旨是能够达到在任何位置精确地改变基因组的能力。我们认为这一新开发的基因编辑技术使我们离这一目标更近”,该研究的作者之一David Liu说到。



相关结果发表在最近的《Nature》杂志上。该研究第一作者为Andrew Anzalone。

“prime编辑”与以前的基因组编辑系统不同,它使用RNA指导DNA序列的定点插入。

Cas9蛋白是最早在人类细胞中进行基因组编辑的CRISPR工具,它是由Broad研究所,麻省理工学院和哈佛大学率先开发。 Cas9能够切割DNA链,从而可以在特定位置破坏靶基因,然后通过将新的DNA重组到位点而添加新的序列。

最近这项由Liu等人开发的“prime编辑”工具,是在原有CRISPR-Cas9技术的基础上将Cas9进一步融合到另外一个蛋白质上。后者可以进行特殊的生化反应,将一个DNA碱基进行转换。目前开发出的蛋白质可以有效地进行四种类型的碱基转换:C到T,T到C,A到G和G到A。

该编辑系统的另一大特色是将Cas9与另一种称为逆转录酶的蛋白质偶联。该复合物将目标DNA区域的其中一条链变为“prime”链,从而能够定向的进行基因序列编辑。

关于sgRNA,作者使用了一种新型的工程化sgRNA,称为pegRNA,可将“prime编辑”工具引导至其靶位点,在该位点,经过修饰的Cas9会切割DNA的一条链。 pegRNA还包含能够编码新序列的RNA片段。逆转录酶元件通过读取RNA信息并将相应的DNA“写入”靶点区域。

在《自然》杂志的论文中,研究小组证明了主要编辑技术能够通过基因编辑的方式准确纠正导致镰状细胞性贫血的基因变异。

“通过初步编辑,我们现在可以将镰状细胞贫血突变直接改回正常序列,并去除引起泰晤士病的四个额外的DNA碱基,而无需完全切割DNA或需要DNA模板,” Liu说:“该系统的优点在于对编辑的序列几乎没有限制。由于添加的核苷酸由pegRNA指定,因此它们与prime链即使仅仅只有一个碱基的差异,也能够做到准确识别。”

Liu的团队打算继续优化主要编辑,包括最大限度地提高其在许多不同细胞类型中的效率,进一步研究主要编辑对细胞的潜在影响,在疾病的细胞和动物模型中进行额外测试,并探索动物体内的给药途径,以提供潜在的用于人体治疗的途径。

来源:生物谷