《Nat Genet:科学家改进基因编辑技术CRISPR 有望加速细胞基因组的编辑》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2018-04-11
  • CRISPR作为一种强大的基因编辑工具,其能够帮助科学家们以惊人的精确度对DNA进行修剪,但追踪这些改变对基因功能的影响常常比较耗时,研究人员当前仅能一次对一种编辑进行分析,而这个过程需要花费数周时间。

    近日,一项刊登在国际杂志Nature Genetics上的研究报告中,来自加州大学洛杉矶分校的科学家们通过对CRISPR技术进行改进,实现了一次对数以万计的基因编辑的结果进行监测的目的,同时相关研究还能改善科学家们鉴别遗传性改变的能力,这些遗传学改变常会对细胞产生损伤并且诱发疾病。

    研究者Leonid Kruglyak表示,很多年来科学家们一直使用CRISPR对多个基因进行切割,目前他们仍然缺少CRISPR方法来同时对多个基因进行编辑,我们实验室就首次开发出了一种大规模技术,能够在结构类似于人类细胞的细胞中实现这一目的。此前研究人员在细菌细胞中进行了平行编辑,CRISPR能够与剪刀样蛋白Cas9相结合,Cas9作为引导分子能将CRISPR引入精确的位点,一旦到达目的地,Cas9就开始修建DNA使得靶基因失活,随后研究人员就会插入新的DNA片段并对基因序列进行编辑,同时还会修补Cas9造成的缺口。

    为了使CRISPR能正确地对基因组进行编辑,每个细胞都需要接受正确的“向导”和“补丁”组合,而如何同时将正确的配对运输到数千个细胞中也是科学界所面临的复杂科学难题;文章中,研究人员开发出了一种新方法能物理性地将数千个向导分子与其配偶体分子相连接,从而就能够将完美的配对模式运输到每一个细胞中。为了检测这种方法,研究者Kruglyak及其同事对一系列推测对细胞有害的遗传突变进行研究,他们在酵母细胞中进行了实验,结果表明,在酵母中对基因修饰所产生的细胞改变会快速发生,而且很容易被观察到。

    当研究者在液体培养基中培养了数百万个酵母细胞后,他们利用CRISPR技术将一系列标准化的配对“向导”和“补丁”分子运输到了每一种细胞中,从而同时深入研究大约1万个不同的突变对细胞所产生的效应。四天后研究人员就能鉴别出存活或发生死亡的细胞;研究者Sadhu说道,我们很惊讶地发现,某些认为对细胞功能非常必要的基因实际上并非如此,在其它基因中,仅有一部分蛋白是非常必要的,而其余蛋白则并非必要。

    研究人员希望这种新技术能够帮助科学家们快速识别出最具危害性的遗传编辑,最后研究者Kruglyak博士指出,如今我们能通过多种不同的方法对基因组进行编辑,同时观察细胞所产生的正向或负面效应,我们最终的目标就是帮助科学家们找到引发多种人类疾病的罪魁祸首,从而有效促进科学家们开发治疗疾病的疗法以及诊断手段。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41588-018-0087-y
相关报告
  • 《我国科学家利用CRISPR基因编辑技术修正癌变基因》

    • 来源专题:中国科学院文献情报生命健康领域集成服务门户
    • 编译者:李丹丹
    • 发布时间:2020-03-21
    • 2020年2月17日,浙江大学转化医学研究院吕志民团队联合中国科学院生物物理研究所李新建团队在Nature Cell Biology在线发表了题为“Programmable base editing of mutated TERT promoter inhibits brain tumour growth ”的研究论文。该研究使用腺相关病毒(Adeno-associated virus, AAV)作为载体表达拥有腺嘌呤脱氨酶活性的空肠弯曲菌(Campylobacter jejuni)Cas9融合蛋白以及对应的单向导RNA(sgRNA),实现精准修正恶性胶质瘤细胞端粒酶基因启动子区域的致癌突变,以抑制肿瘤细胞生长。 该研究使用腺相关病毒作为碱基编辑器CjABE的表达载体,精准修正胶质瘤细胞端粒酶基因启动子区域的致癌突变,从而减少肿瘤细胞中TERT基因的转录和蛋白表达,抑制其分裂,诱导恶性胶质瘤细胞的衰老及凋亡。原位注射表达CjABE的腺相关病毒能够有效抑制小鼠移植瘤的生长并延长荷瘤小鼠的生存时间。该研究开创性地利用基因编辑以修正癌变基因,为癌症治疗提供了崭新的思路和方法,并揭示了端粒酶基因启动子区域突变是肿瘤精准治疗的靶点。a
  • 《基因编辑》

    • 来源专题:食物与营养
    • 编译者:李晓妍
    • 发布时间:2023-03-13
    • 食品生产方法不断发展和创新,在技术上变得更加复杂。先进的生物工程方法,如基因编辑,正在扩大可使用的生物技术程序的范围。这里有一些细节。基因编辑是一项强大的技术,有潜力解决众多社会健康需求,并克服某些全球粮食生产挑战。生物工程和基因编辑都是农业生物技术的形式,但它们不是同一个过程。为了创造生物工程或生物工程作物品种,科学家通常从一个生物体中去除一个基因,并在细胞水平上将该基因引入另一个生物体。另一方面,基因组编辑(通常被称为“基因编辑”)是一组允许科学家在作物DNA的特定位置精确插入、删除或替换DNA的技术。目前已经开发了几种基因编辑方法。例如,CRISPR系统在科学界引起了极大的兴奋,因为它被认为比其他现有的基因编辑方法更快、更准确、更高效。虽然大多数基因编辑作物还没有被农民种植,但科学家创造的基因编辑作物的例子包括不褐变的蘑菇、糯玉米、生长缓慢的卷心菜和抗霉葡萄。