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Science子刊:基因编辑工具CRISPR-Cas9遭遇新挫折!新研究揭示它可导致大量不想要的DNA重复

来源:本站原创 2020-02-26 20:35

2020年2月26日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自德国明斯特大学的研究人员发现,在小鼠进行常规的CRISPR-Cas9基因插入过程中,不必要的DNA重复频率很高。相关研究结果发表在2020年2月21日的Science Advances期刊上,论文标题为“Pervasive head-to-tail insertions of DNA templates mask desired CRISPR-Cas9–mediated genome editing events”。他们描述了他们如何发现不必要的DNA重复,并针对这一点提醒了其他的研究人员。
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CRISPR-Cas9是一种在过去十年中开发的基因编辑技术。它切割出基因组中不需要的部分,并插入新的DNA片段。人们已经进行了许多研究来测试这种技术,以期有一天可以将它用于修复导致疾病的遗传缺陷。有关脱靶编辑的报道阻碍了这一目标的实现,这导致了旨在阻止脱靶编辑的新研究。在这项新的研究中,这些研究人员发现这种技术还可以导致大量不想要的DNA重复。

这一发现是偶然的,这是因为作为免疫学研究工作的一部分,他们当时正在研究基因S100A8编码的一种钙结合蛋白。为此,他们使用了CRISPR-Cas9来让这个基因无法表达蛋白,这是一种敲除编辑(knockout editing,即利用CRISPR-Cas9基因编辑剔除靶基因)的形式。他们先进行标准的PCR测试和随后进行更专业的PCR测试来检测靶基因,以确保一切按计划进行。研究结果表明,只有两次编辑取得了成功,这让他们感到吃惊。他们接着将一只成功进行基因编辑的小鼠与一只野生小鼠交配,以了解为何编辑成功率如此之低。通过使用一种特殊类型的PCR对小鼠后代进行的测试显示七只小鼠后代携带经过编辑的基因S100A8,其余的小鼠后代具有不想要的DNA重复。

这些研究人员对他们的发现感到震惊,于是他们进行了第二项研究,对小鼠的一个不同基因进行编辑。专业测试显示,在接受测试的50只小鼠中,有30只小鼠具有多个不想要的的基因组片段拷贝,而且这些拷贝是作为CRISPR-Cas9编辑的一部分插入到小鼠基因组中的。实验再次表明,标准PCR测试未能发现这些拷贝。

这些研究人员表示,他们的经验表明,其他人在先前的研究工作中可能具有不想要的基因插入片段拷贝,但是它们并没有记录在案。他们进一步提出科学家们在未来可使用更专业的测试技术。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Boris V. Skryabin et al. Pervasive head-to-tail insertions of DNA templates mask desired CRISPR-Cas9–mediated genome editing events. Science Advances, 2020, doi:10.1126/sciadv.aax2941.

2.High frequency of unwanted duplications in CRISPR-Cas9 edits
https://phys.org/news/2020-02-high-frequency-unwanted-duplications-crispr-cas9.html
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