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Cell:张锋团队基因编辑技术研究新突破

来源:中国科学报/冯丽妃 2015-09-30 10:29

过去3年,CRISPR基因编辑技术成为生命科学领域的最热门研究,因为利用这种简单的手段,科学家可以方便地对感兴趣的基因进行编辑,使基因编辑从过去高大上的尖端技术变成科学家的常用武器,也给人类基因疾病的治疗带来希望。利用这种技术,科学家已经先后成功对多种细胞,包括人类胚胎细胞进行了基因编辑。由于这种技术的简单方便,一些业余的生命科学研究爱好者都开始使用这种技术进行基因改造。几乎所有人都认为,CRISPR基因编辑技术是最有希望问鼎诺贝尔化学奖的研究。不过作为一种新技术,仍然存在一些缺陷和不足,也就是说仍然有改进的潜力。

美国著名华裔科学家MIT张锋教授团队是该领域的领先小组之一,最近发表论文提供了一种更好的CRISPR基因编辑工具,他们根据生物进化理论,在细菌蛋白库中寻找更理想的DNA切割酶,获得了成功,使该技术超更简单、更便宜、更快、更准等方向上迈进一大步。

CRISPR是生命进化历史上,细菌和病毒进行斗争产生的免疫武器,简单说就是病毒能把自己的基因整合到细菌,利用细菌的细胞工具为自己的基因复制服务,细菌为了将病毒的外来入侵基因清除,进化出CRISPR系统,利用这个系统,细菌可以不动声色地把病毒基因从自己的染色体上切除,这是细菌特有的免疫系统。微生物学家10年前就掌握了细菌拥有多种切除外来病毒基因的免疫功能,其中比较典型的模式是依靠一个复合物,该复合物能在一段RNA指导下,定向寻找目标DNA序列,然后将该序列进行切除。许多细菌免疫复合物都相对复杂,其中科学家掌握了对一种蛋白Cas9的操作技术,并先后对多种目标细胞DNA进行切除。这种技术被称为CRISPR/Cas9基因编辑系统,迅速称为生命科学最热门的技术。从事这一技术开发的团队则一直关注如何进一步改进该技术。张峰团队在这一竞赛中率先取得了成功。

张锋是MIT的分子生物学家,他们对数百个候选来自细菌的蛋白酶进行筛选,结果发现其中一个许多细菌对抗病毒感染的蛋白CPF1,具有编辑DNA的能力。利用新建立的基因编辑系统,张锋小组成功对人类细胞进行编辑。该研究上周在《细胞》杂志进行了发表。

与过去的CRISPR/Cas9基因编辑系统相比,新的张锋版CRISPR/CPF1基因编辑系统拥有五大优势。

第一,只需一个协助RNA分子。Cas9系统需要2个RNA分子协助,Cpf1只需要一个RNA分子。

第二、Cpf1酶分子量比Cas9小,进入细胞更容易,编辑成功率会提高。

第三,Cpf1系统不同的识别序列令其基因编辑效果更好。

第四,剪切位置与Cas9不同,选择余地更大。

第五,产生黏性末端,便于新DNA序列插入。

总之,张锋小组新建立的Cpf1基因编辑系统,使这一技术变的更容易操作,编辑效果更好。(生物谷Bioon.com)

(来源:科学网-孙学军博客 原标题:基因编辑技术再获新突破)

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