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        CRISPR新工具開辟更多可編輯基因組位點(diǎn)

        2019-01-05 03:38:27
        醫(yī)藥前沿 2019年9期
        關(guān)鍵詞:雅各布森堿基基因組

        美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可靶向幾乎一半基因組位點(diǎn)的Cas9酶,從而極大地?cái)U(kuò)展了基因編輯工具的適用范圍。

        盡管基因編輯工具近年來(lái)取得了相當(dāng)大的成功,但CRISPRCas9在基因組上可訪問(wèn)的位點(diǎn)數(shù)量仍然有限。這是因?yàn)镃RISPR需要在基因組靶向位點(diǎn)側(cè)翼的一段特定序列——原型間隔區(qū)相鄰基序(PAM)來(lái)識(shí)別該位點(diǎn)。最廣泛使用的Cas9酶——化膿性鏈球菌Cas9,需要兩個(gè)G核苷酸作為其PAM序列,這極大地限制了其可靶向的位點(diǎn)數(shù)量(約占基因組上9.9%的位點(diǎn))。

        MIT分子機(jī)器研究小組負(fù)責(zé)人約瑟夫·雅各布森教授表示,CRISPR就像一個(gè)非常準(zhǔn)確和高效的郵政系統(tǒng),只要郵政編碼以零結(jié)尾,就可以精確到達(dá)想要去的任何地方。但正因?yàn)槠浞浅?zhǔn)確和具體,也限制了可以去到的地點(diǎn)數(shù)量。

        為了開發(fā)更通用的CRISPR系統(tǒng),研究人員利用算法對(duì)細(xì)菌序列進(jìn)行生物信息學(xué)檢索,以確定是否存在類似的、對(duì)PAM限制性要求較低的酶。為此,他們開發(fā)了一種數(shù)據(jù)分析軟件工具,并在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建了CRISPR的合成版本,以評(píng)估新發(fā)現(xiàn)酶的性能。

        研究最終發(fā)現(xiàn),最成功的酶是來(lái)自犬鏈球菌的ScCas9,其與目前廣泛使用的Cas9酶非常相似,但能夠靶向常用酶不能靶向的DNA序列。新酶只需要一個(gè)而不是兩個(gè)G核苷酸作為其PAM序列,從而在基因組上開辟了更多的靶向位點(diǎn),允許CRISPR靶向許多先前已經(jīng)超出系統(tǒng)范圍的特異性疾病突變。

        例如,一個(gè)典型的基因長(zhǎng)度約為1000個(gè)堿基,如果只是簡(jiǎn)單地敲除整個(gè)基因,其可為研究人員提供許多不同的靶向位點(diǎn)。但鐮狀細(xì)胞性貧血等疾病是由單一堿基突變引起的,這使其更難以靶向。

        雅各布森認(rèn)為,堿基編輯不僅僅是找到基因中1000個(gè)堿基的任意位置并將其敲除的問(wèn)題,而是一個(gè)以非常精確的方式進(jìn)入并糾正想要改變的基因的問(wèn)題。新的CRISPR工具在這些應(yīng)用中具有非常大的潛力,未來(lái)或能追蹤基因組上的每個(gè)位點(diǎn)。

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