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Nat Commun:I型CRISPR系统用于“切割”-“粘贴”基因

来源:本站原创 2019-12-11 00:44

2019年12月10日 讯 /生物谷BIOON/ --修复有缺陷的基因以预防和治愈疾病是研究人员多年努力的方向。尽管2类CRISPR系统作为人类细胞中的基因编辑工具显示出巨大的希望。然而,在本月发表于《Nature Communications》杂志上的一项研究中,由大阪大学领导的日本研究人员描述了一种新的基因组编辑方法:基于Cas3的1类CRISPR系统可以提供更有效,更安全的替代方案,成功修复杜氏肌营养不良症中的基因突变。

大多数现代基因编辑技术都依赖于CRISPR技术。从本质上讲,CRISPR相关蛋白(Cas)可以定向到基因组的特定区域,在那里它们可以精确切割DNA。通过提供模板,当修复DNA断裂时,细胞可以仿照模板进行复制,从而完全消除有缺陷的DNA区域或引入新的DNA。

(图片来源:Www.pixabay.com)

CRISPR系统主要分为两类,即1类和2类,其区别在于切割DNA所需的辅助蛋白数量。尽管大多数基因编辑方法使用单组分2类CRISPR系统,但对于多组分1类系统在真核基因编辑中的实用性知之甚少。

这项研究的主要作者Hiroyuki Morisaka说:“ Class 2 CRISPR系统,特别是那些使用Cas9或Cas12a酶的系统,被广泛用于真核基因组编辑。” “但是,这些系统并不完美:除了引入意想不到的突变外,使用这些方法的基因组编辑效率可能会有所不同。”

因此,研究人员决定调查1类CRISPR系统是否可以提供更有效,更安全的替代方案。

该团队使用基于Cas3蛋白的1类CRISPR系统,成功地证明了人类细胞中DNA的缺失和插入。值得注意的是,Cas3蛋白诱导了DNA大片段的单向缺失,使其与通常需要帮助实现如此大的基因组编辑的2类酶区分开。不过最重要的是,Cas3比Cas9实现了更有效的基因组编辑,没有明显的脱靶效应。

为了证实该系统的治疗潜力,研究人员对来自杜兴氏肌营养不良患者的诱导多能干细胞中的DMD基因进行了Cas3修复。

高级作者Tomoji Mashimo说:“我们的结果表明,这种基于Cas3的方法为2类CRISPR基因编辑系统提供了更好的选择。除了其明显的治疗用途外,我们还设想了在药物发现,疾病预防和作物改良方面的潜在应用。”(生物谷Bioon.com)

资讯出处:Genomic cut and paste using a Class 1 CRISPR system

原始出处:Hiroyuki Morisaka, Kazuto Yoshimi, Yuya Okuzaki, Peter Gee, Yayoi Kunihiro, Ekasit Sonpho, Huaigeng Xu, Noriko Sasakawa, Yuki Naito, Shinichiro Nakada, Takashi Yamamoto, Shigetoshi Sano, Akitsu Hotta, Junji Takeda, Tomoji Mashimo. CRISPR-Cas3 induces broad and unidirectional genome editing in human cells. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-13226-x
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