<optgroup id="2jn6n"><li id="2jn6n"><del id="2jn6n"></del></li></optgroup>
<span id="2jn6n"><video id="2jn6n"><nav id="2jn6n"></nav></video></span>
  • <input id="2jn6n"><i id="2jn6n"><pre id="2jn6n"></pre></i></input>
    <strong id="2jn6n"></strong>

      <optgroup id="2jn6n"></optgroup>

      <ol id="2jn6n"></ol>
      新功能、新界面、新體驗,掃描即可下載生物谷APP!
      首頁 ? Science報道 ? 2019年7月CRISPR/Cas最新研究進展

      2019年7月CRISPR/Cas最新研究進展

      來源:本站原創 2019-07-31 21:29

      2019年7月31日訊/生物谷BIOON/---基因組編輯技術CRISPR/Cas9被《科學》雜志列為2013年年度十大科技進展之一,受到人們的高度重視。CRISPR是規律間隔性成簇短回文重復序列的簡稱,Cas是CRISPR相關蛋白的簡稱。CRISPR/Cas最初是在細菌體內發現的,是細菌用來識別和摧毀抗噬菌體和其他病原體入侵的防御系統。

      圖片來自Thomas Splettstoesser (Wikipedia, CC BY-SA 4.0)。 

      2018年11月26日,中國科學家賀建奎聲稱世界上首批經過基因編輯的嬰兒---一對雙胞胎女性嬰兒---在11月出生。他利用一種強大的基因編輯工具CRISPR-Cas9對這對雙胞胎的一個基因進行修改,使得她們出生后就能夠天然地抵抗HIV感染。這也是世界首例免疫艾滋病基因編輯嬰兒。這條消息瞬間在國內外網站上迅速發酵,引發千層浪。有部分科學家支持賀建奎的研究,但是更多的是質疑,甚至是譴責。

      即將過去的7月份,有哪些重大的CRISPR/Cas研究或發現呢?小編梳理了一下這個月生物谷報道的CRISPR/Cas研究方面的新聞,供大家閱讀。

      1.Adv Mater:新型納米顆粒更高效地將CRISPR基因編輯工具遞送到細胞中
      doi:10.1002/adma.201902575


      在一項新的研究中,來自中國科學院和美國塔夫茨大學的研究人員開發出一種在肝臟中顯著改善的遞送CRISPR/Cas9基因編輯工具的方法。這種遞送方法使用生物可降解的合成脂質納米顆粒,將這些基因編輯工具遞送到細胞中,精確地改變細胞的遺傳密碼,效率高達90%。根據這些研究人員的說法,這些納米顆粒是迄今為止報道的最有效的CRISPR/Cas9遞送工具之一,并且可能有助于克服技術障礙,使得基因編輯在一系列臨床治療應用中得以實現。相關研究結果近期發表在Advanced Materials期刊上,論文標題為“Fast and Efficient CRISPR/Cas9 Genome Editing In Vivo Enabled by Bioreducible Lipid and Messenger RNA Nanoparticles”。
      圖片來自Qiaobing Xu, Tufts University。

      CRISPR/Cas9基因編輯系統已成為一種發現數百種基因功能的強大研究工具,而且當前正在作為一種治療各種疾病的治療性工具加以探索。然而,在臨床應用具有可行性之前,仍然存在一些技術障礙。CRISPR/Cas9是一種大分子復合物,含有一種能夠切割靶基因組序列雙鏈的核酸酶(Cas9),以及一種對基因組進行掃描來協助這種核酸酶找到待編輯的特定序列的單向導RNA(sgRNA)。鑒于它是一種大的分子復合物,很難將CRISPR/Cas9直接遞送到細胞核中,只有在細胞核中,它才能發揮它的作用。其他人已將這些基因編輯分子包裝到病毒、聚合物和不同類型的納米顆粒中以讓它們進入細胞核中,但是較低的轉移效率限制了它們在臨床應用中的使用和效力。

      這項研究中描述的脂質納米顆粒包埋編碼Cas9的信使RNA(mRNA)。一旦這些包含sgRNA的納米顆粒的內含物釋放到細胞中,細胞中的蛋白制造工廠接管這種mRNA模板,并利用這種模板表達Cas9蛋白,從而實現這種基因編輯工具的作用。這些納米顆粒的一種獨特特征在于它們是由脂肪鏈中含有二硫鍵的合成脂質制成。當這些納米顆粒進入細胞中時,細胞中的環境破壞了二硫鍵而將它們拆解開,從而導致它們中的內含物快速高效地釋放到細胞中。

      2.Nat Biotechnol:開發出靶向能力和編輯效率得到改善的堿基編輯器
      doi:10.1038/s41587-019-0193-0


      在一項新的研究中,來自美國布羅德研究所、哈佛大學和波士頓兒童醫院的研究人員利用一種稱為“噬菌體輔助的堿基編輯器連續進化(phage assisted continuous evolution of base editors, BE-PACE)”的系統開發出一種改進堿基編輯器的編輯效率的新方法。相關研究結果于2019年7月22日在線在Nature Biotechnology期刊上,論文標題為“Continuous evolution of base editors with expanded target compatibility and improved activity”。在這篇論文中,他們描述他們的新系統及其作用機制。

      這些研究人員開發出一種稱為BE-PACE的系統,它可用于改進胞嘧啶堿基編輯器(CBE)。他們利用他們的系統進化出一種稱為evoAPOBEC1-BE4max的CBE。他們報道他們的測試表明它對胞嘧啶(在GC序列中)進行編輯的效率是現有系統的26倍,即便它對所有其他的測試序列中的胞嘧啶進行編輯時,也仍然保持較高的編輯效率。他們進一步報道對一種經過進化的稱為evoFERNY的脫氨酶的測試結果表明它比APOBEC1小29%。

      這些研究人員指出,限制其他CBE的編輯效率的因素之一是APOBEC1對天然序列的偏好性,這導致GC基序發生較差的脫氨作用。為了克服這個問題,他們使用了PACE系統,這是因為它們能夠在一天內進行多代選擇、突變和復制。他們的目標是構建出具有改善的靶向能力的堿基編輯器。他們報道,他們開發的BE-PACE系統在過夜的宿主細胞培養物中以幾乎十倍的噬菌體增殖速率進行了測試,而且它們展示出對攜帶堿基編輯器的噬菌體(下稱堿基編輯器噬菌體)的選擇性提高了1000倍。

      3.Nat Biotechnol:新研究拓寬堿基編輯器的靶向范圍
      doi:10.1038/s41587-019-0134-y


      堿基編輯要求靶序列滿足Cas9結構域的前間隔序列鄰近基序(protospacer adjacent motif, PAM)需求,并且靶核苷酸位于堿基編輯器的編輯窗口內。在一項新的研究中,為了增加堿基編輯器的靶向范圍,來自美國布羅德研究所、哈佛大學和加州大學伯克利分校的研究人員設計出六種優化的腺嘌呤堿基編輯器(ABEmax變體),它們使用與非NGG PAM(non-NGG protospacer adjacent motif)相容的SpCas9變體。相關研究結果近期發表在Nature Biotechnology期刊上,論文標題為“Circularly permuted and PAM-modified Cas9 variants broaden the targeting scope of base editors”。
      圖片來自Nature Biotechnology, 2019, doi:10.1038/s41587-019-0134-y。

      為了增加非NGG PAM中可修飾的靶堿基的范圍,這些研究人員使用環狀排列的Cas9變體產生了4種胞嘧啶堿基編輯器和4種腺嘌呤堿基編輯器,編輯窗口從大約4~5個核苷酸擴展到高達大約8~9個核苷酸,并且這會減少副產物的形成。

      總之,這組堿基編輯器改善了胞嘧啶和腺嘌呤堿基編輯的靶向范圍,這就為堿基編輯技術的更廣泛應用提供了一種強有力的工具。

      4.Nat Biotechnol:我國科學家開發出一種新型RNA編輯系統,編輯效率最高可達80%
      doi:10.1038/s41587-019-0178-z


      如今,在一項新的研究中,中國北京大學魏文勝(Wensheng Wei)課題組描述了一種使用內源性ADAR進行RNA編輯的替代方法。他們證實表達招募ADAR的RNA(ADAR-recruiting RNA, arRNA),能夠實現對內源性RNA進行高效而又精確的編輯,并且成功地校正致病性突變。相關研究結果于2019年7月15日在線發表在Nature Biotechnology期刊上,論文標題為“Programmable RNA editing by recruiting endogenous ADAR using engineered RNAs”。

      魏文勝課題組將這種方法稱為LEAPER(leveraging endogenous ADAR for programmable editing of RNA, 利用內源性ADAR對RNA進行可編程編輯)。具體而言,LEAPER利用經過改造的arRNA招募天然的ADAR1或ADAR2酶,從而將特定的腺苷轉變為肌苷。

      他們發現由質粒或病毒載體或者作為合成寡核苷酸遞送的arRNA都可實現較高的編輯效率,最高可達80%。LEAPER是高度特異性的,具有極低的全局性脫靶編輯率,而且在靶區域中對除腺苷之外的堿基進行有限的編輯。

      此外,魏文勝課題組發現LEAPER在包括多種人原代細胞在內的很多細胞類型中具有活性,并且能夠在源自赫爾勒綜合征(Hurler syndrome)患者的原代成纖維細胞中恢復α-L-艾杜糖醛酸酶(α-L-iduronidase)的催化活性,而不會引起先天性免疫反應。

      5.Science:基因編輯大牛張鋒開發出RESCUE技術,可擴大RNA編輯能力
      doi:10.1126/science.aax7063


      基于CRISPR的工具徹底改變了我們靶向與疾病相關的基因突變的能力。CRISPR技術包括一系列不斷增長的能夠操縱基因及其表達的工具,包括利用酶Cas9和Cas12靶向DNA,利用酶Cas13靶向RNA。這一系列工具提供了處理突變的不同策略。鑒于RNA壽命相對較短,靶向RNA中與疾病相關的突變可避免基因組發生永久性變化。此外,使用CRISPR/Cas9介導的編輯難以對諸如神經元之類的某些細胞類型進行編輯,因而需要開發新策略來治療影響大腦的破壞性疾病。

      在一項新的研究中,美國麻省理工學院麥戈文腦科學硏究所研究員、布羅德研究所核心成員張鋒(Feng Zhang)及其團隊如今開發出一種稱為RESCUE(RNA Editing for Specific C to U Exchange, C→U交換特異性的RNA編輯)的策略。相關研究結果于2019年7月11日在線發表在Science期刊上,論文標題為“A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing”。
      CRISPR家族酶Cas13在發揮作用。Cas13(粉紅色)是RESCUE平臺的核心,它使用特定的向導分子(紅色)靶向細胞中的RNA(藍色)。圖片來自Stephen Dixon。

      RESCUE顯著地擴展了CRISPR工具能夠靶向的范圍,包括蛋白中可修飾的位點,比如磷酸化位點。這些位點充當蛋白活性的開啟/關閉開關,而且主要存在于信號分子和癌癥相關通路中。

      6.Mol Cell:剪刀卡住了——細菌使用CRISPR/Cas9的另一種方式
      doi:10.1016/j.molcel.2019.05.029


      CRISPR/Cas9作為一種精確的基因編輯工具,近年來在生物技術領域受到廣泛的關注。在人類重新利用CRISPR/Cas9之前,它是一種內部免疫系統細菌,通過切割噬菌體的DNA,來抵御噬菌體或感染細菌的病毒。

      埃默里大學醫學院(Emory University School of Medicine)和馬克斯普朗克病原體科學研究所(Max Planck Unit for the Science ofPathogens)的科學家發現,CRISPR/Cas9的"剪刀"成分有時會卡住。Cas9是一種切割DNA的酶,它也可以在不進行任何切割的情況下阻止基因活動。在新兇手弗朗西絲氏菌(Francisella novicida)中,Cas9調控需要關閉的基因,使細菌致病。研究結果近日發表在《Molecular Cell》雜志上。

      埃默里大學的微生物學家David Weiss博士和他的同事們幾年前在尋找調節諾新兇手弗朗西絲氏菌毒性的基因時,已經發現了Cas9。novicida是引起tularemia的細菌的近親,它生長在哺乳動物細胞內。為了闡明Cas9對毒性的重要性,他的實驗室與德國Emmanuelle Charpentier博士領導的研究人員進行了合作。

      研究人員發現,在F. novicida中,Cas9只調控4個基因,所有這些基因都必須關閉,這樣細菌才能致病。在其DNA剪子/噬菌體防御作用中,Cas9是由一個互補于目標的RNA引導的。當Cas9作用于阻斷基因活性時,Cas9使用不同的RNA引導序列,由于長度較短,不允許剪子剪切。在其他類型的細菌中,Cas9似乎對致病能力也很重要。

      7.Nat Med:重大進展!等位基因特異性基因編輯有望治療遺傳性耳聾
      doi:10.1038/s41591-019-0500-9


      在一項新的研究中,來自美國哈佛醫學院和波士頓兒童醫院的研究人員利用一種新的基因編輯方法挽救了患有遺傳性聽力喪失的小鼠的聽力,而且在成功地做到這一點的同時沒有產生任何明顯的脫靶效應。這些被稱為貝多芬小鼠(Beethoven mice)的動物因為具有相同的導致人類進行性聽力喪失(progressive hearing loss)并且最終在20歲左右耳聾的基因突變而接受了這種方法的治療。相關研究結果于2019年7月3日在線發表在Nature Medicine期刊上,論文標題為“Allele-specific gene editing prevents deafness in a model of dominant progressive hearing loss”。

      這種新的方法涉及經典的CRISPR-Cas9基因編輯系統的一種優化的更加精確的版本,能夠更好地識別在貝多芬小鼠中發現的這種引起疾病的基因突變。這種精確的工具允許科學家們選擇性地讓一個稱為Tmc1的聽力基因的缺陷拷貝失活,同時讓它的健康拷貝發揮功能。值得注意的是,這些研究人員報道,他們的系統成功地在小鼠基因組的30億個堿基中識別出Tmc1基因缺陷拷貝中單個錯誤的DNA堿基。

      這些研究人員提醒說,即使是像這樣的高精度基因編輯療法在可用于人體之前,還有許多研究工作要做。不過,他們說,這項研究代表了一個里程碑,這是因為它極大地提高了標準基因編輯技術的功效和安全性。

      哈佛醫學院布拉瓦特尼克研究所轉化醫學科學教授David Corey說道,“我們的研究結果證實目前經典的CRISPR/Cas9編輯工具的這種更精確、靶向性更好的版本實現了前所未有的識別水平和準確性。” (生物谷 Bioon.com)

      版權聲明:本文系生物谷原創編譯整理,未經本網站授權不得轉載和使用。如需獲取授權,請點擊
      溫馨提示:87%用戶都在生物谷APP上閱讀,掃描立刻下載! 天天精彩!


      相關標簽

      最新會議 培訓班 期刊庫
      理论电影第九电影院