消息
IGI 研究人员提高基因替换的效率
Advance 通过 CRISPR-Cas9 基因编辑改进剪切和粘贴
伯克利新闻 | 罗伯特·桑德斯 | 20 年 2016 月 XNUMX 日
加州大学伯克利分校的研究人员在 CRISPR-Cas9 在更换短时间段时达到 60% 的空前成功率的技术 的DNA 和另外一个。
改进的技术在尝试修复遗传基因时特别有用 突变 导致遗传性疾病,如镰刀 细胞 疾病或严重的联合免疫缺陷。 该技术允许研究人员用正常序列修补 DNA 的异常部分,并有可能纠正缺陷,并且已经在细胞培养中工作,以改善正在进行的修复缺陷的努力 基因.
Cas9 结合 DNA:Cas9 的观点 蛋白质 (红色和蓝色)绑定到一个双 缕 DNA(紫色和灰色)。 两条链都被切断后,一条 DNA 链(紫色点)是自由的,能够与要在断裂处插入的一段 DNA 结合。这种行为可用于显着提高效率 基因编辑. (图片来自加州大学伯克利分校的 Christopher Richardson,基于 Martin Jinek 实验室解决的结构。)
“关于 CRISPR-Cas9 的令人兴奋的事情是将基因固定在我们 基因组,但这样做的效率可能非常低,”Innovative 科学总监 Jacob Corn 说。 基因组学 加州大学伯克利分校的倡议,该小组专注于实验室和临床应用的下一代基因组编辑和基因调控。 “如果您将基因编辑视为文字处理器,我们知道如何切割,但我们需要一种更有效的方法来粘贴和粘合我们进行切割的新 DNA 片段。”
“如果你想改变非常小的 DNA 区域,最多 30 碱基对,这种技术将非常有效,”第一作者、IGI 博士后克里斯托弗理查森说。
DNA 短片段中的问题,包括单碱基对突变,是许多遗传疾病的典型问题。 碱基对是 DNA 的各个组成部分,首尾相连,形成一条缠绕在 补充 链来制造众所周知的螺旋双链 DNA 分子。
Richardson、Corn 和他们的 IGI 同事在 21 月 XNUMX 日的《自然生物技术》杂志上描述了这项新技术。
抓住一根松散的绳子
理查森在发现进行实际 DNA 切割的 Cas9 蛋白仍然附着在 染色体 长达六个小时,在它切割双链 DNA 很久之后。 理查森仔细观察了与两条 DNA 链结合的 Cas9 蛋白,发现虽然该蛋白质挂在三个切割末端上,但其中一个末端保持游离状态。
Jennifer Doudna 解释了 CRISPR-Cas9 如何编辑基因。 (视频由加州大学伯克利分校的 Roxanne Makasdjian 和 Stephen McNally 拍摄。)
当 Cas9 切割 DNA 时,细胞中的修复系统可以抓取一段互补的 DNA(称为模板)来修复切割。 研究人员可以添加包含改变基因组中现有序列的变化的模板——例如,纠正引起疾病的突变。
理查森推断,将替代模板直接带到切割位点会提高修补效率,并构建了一段与游离DNA末端相匹配的DNA,并在另一端携带要插入的基因序列。 该技术非常有效,能够以高达 60% 的效率成功修复突变。
“我们的数据表明,Cas9 断裂在分子水平上可能与其他靶向基因产生的断裂不同。 核酸酶,如 人才 和 锌指核酸酶,这表明我们正在使用的策略可以让您更有效地修复 Cas9 断裂,”理查森说。
研究人员还表明,结合 DNA 但不切割的 Cas9 蛋白变体也可以成功地在结合位点粘贴新的 DNA 序列,这可能是通过在目标 DNA 上形成“气泡”结构来吸引修复模板。 . 通过消除基因组切割的危险,使用 Cas9 进行基因编辑而不进行基因组切割可能比典型的基因编辑更安全 不中 科恩说,切割基因组。
Richardson 和 Corn 的合著者是 IGI 研究人员 Jordan Ray、Mark DeWitt 和 Gemma Curie。 该工作由李嘉诚基金会资助。
-
使用不对称供体 DNA 通过催化活性和非活性 CRISPR-Cas9 增强同源性指导的基因组编辑
自然生物技术| CD Richardson、GJ Ray、MA DeWitt、GL Curie 和 JE Corn | 20 年 2016 月 XNUMX 日