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Science:重大进展!经过改进的CRISPR-Cas9不受PAM的限制,可靶向整个基因组中的任何位点

来源:本站原创 2020-03-30 07:09

2020年3月30日讯/生物谷BIOON/---许多基础研究人员和临床研究人员正在测试利用一种简单有效的基因编辑方法来研究和校正导致从失明到癌症等各种疾病的致病突变的潜力,但是这种技术受到一定限制,即必须在基因编辑位点附近存在某个较短的DNA序列。

如今,来自美国麻省总医院(MGH)的研究人员对这个基因编辑系统进行了改进,使得它几乎不再受到这种限制,从而有可能潜在地靶向整个人类基因组中的任何位点。相关研究结果于2020年3月26日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Unconstrained genome targeting with near-PAMless engineered CRISPR-Cas9 variants”。
图片来自CC0 Public Domain。

CRISPR/Cas9基因组编辑技术是一种免疫防御策略,被细菌用来切割入侵病毒的DNA。为了使得这种CRISPR-Cas9系统发挥作用,一种称为Cas9的细菌防御蛋白会寻找一个较短的称为间隔序列邻近基序(protospacer adjacent motif, PAM)的区域,这个区域存在于病毒DNA中,但不存在于细菌DNA中。CRISPR-Cas9已被用于编辑人类基因组,这是因为这样的PAM序列在我们的DNA中也很常见;但是,人们不能靶向不位于PAM附近的基因。

为了克服这一障碍,在麻省总医院基因医学中心生物化学家Benjamin P. Kleinstiver的领导下,这些研究人员通过基因改造设计出两种不需要特定PAM就可结合和切割DNA的Cas9蛋白变体,并将它们命名为SpG和SpRY。这两种蛋白变体可允许以常规CRISPR-Cas9酶无法达到的效率编辑DNA序列。

Kleinstiver说,“鉴于这些经过改造的蛋白可以更自由地靶向DNA序列,因此它们可以靶向以前无法进入的基因组区域。通过几乎完全放松Cas9对识别PAM的要求,如今许多基因组编辑应用是可以实现的。鉴于几乎整个基因组都是可靶向的,因此最令人兴奋的意义之一是从DNA编辑的角度来看,整个基因组都是‘药物可靶向的(druggable)’。”

这些研究人员接下来计划更好地了解这些蛋白如何发挥作用的机制,同时探究它们在多种不同应用中的独特功能。与此同时,他们对这些新的Cas9变体将对基因组编辑界带来有意义的进步感到乐观。

论文第一作者、麻省总医院基因组医学中心的Russell T. Walton说,“我们证实这些新酶将允许科学家们产生生物学和临床上有意义的遗传修饰,而这在以前是不可实现的。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Russell T. Walton et al. Unconstrained genome targeting with near-PAMless engineered CRISPR-Cas9 variants. Science, 2020, doi:10.1126/science.aba8853.

2.Capabilities of CRISPR gene editing expanded
https://phys.org/news/2020-03-capabilities-crispr-gene.html

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