預測軟件CRISPR-Cas9可以精確地最有效的識別靶基因與基因編輯機制

日期：2015-07-14 14:12:52

卓越的易用性和準確性科學家可以使用CRISPR-Cas9系統改變基因組改善人類健康。Cas9，在某些細菌中天然發現的蛋白質，像一對分子剪刀的功能，以精確的DNA的切斷面，并且作為基因編輯工具非常有效。它可以通過使用一個匹配導RNA序列被定向到一個特定的基因進行基因突變，將基因編輯的可編程控制在科學家的手中。

即使Cas9可以精確地執行這些功能，多個指向RNA對于任何給定的基因的目標是一個可行的匹配，這使科學家初步排除工作來選擇最佳指向RNA來對應任何給定的基因編輯任務。

為了消除選擇的RNA為每個作業的試錯過程，核心成員在威斯研究所生物啟發工程HMS Robert Winthrop教授遺傳學，以及哈佛大學的附屬教學人員隊伍在衛生科學與技術-MIT計劃，制定了預測最佳指向的RNA指向Cas9基因目標，簡單的軟件程序。

如何有效指定任何RNA針對基于實驗數據所需基因靶使用人類基因組，這是不同于目前所用的，關于只有原理操作的科學家基因打靶算法。

“這將允許在速度和精度上科學家們可以選擇適當指向RNA為實現其理想的基因編輯得到改善”。

這是Cas9最常用的細菌源中提取信息，還包括世界上最全面的RNA指向庫從不同的細菌種類普及使用它。

開發的算法，是基礎，教會的小組進行了許多基因靶和免費導的RNA之間的活性的高通量分析，尋找在導向RNA序列模式可能表明他們將如何有效地結合任何給定基因靶。

在這樣做時，他們選擇了從各基因靶一個獨特的序列和合成的DNA的相同鏈來表示該目標，然后它們在一個非常大的DNA文庫，并存儲它在細胞的質粒。該文庫隨后被遞送，使用病毒作為遞送媒介物，到培養細胞的基因組。為了測試它的RNA指向在每個目標最有效，免費指向的RNA插入與Cas9進入細胞，使Cas9在發生匹配成功的地方基因突變。一個基本的基因提取和定序的過程，然后輕松地透露指向RNA對每個目標的最佳匹配。

從這個數據，研究小組開發的新算法排名和得到的最有效的RNA幾乎是針對任何人的基因，即便那些他們缺乏實驗數據。

“我們的分析結果，我們確定了指向RNA序列顯示出他們在指揮Cas9到所需的靶基因如何工作的某些特征，”Chari說。“通過設計基于這些特征的算法，我們現在可以看任何指定RNA序列，并為其分配一個結果,它是如何有效的預測工作。”

通過加快這部分基因編輯，科學家們可以集中精力申請Cas9基因編輯開發基因療法,如疾病鐮狀細胞性貧血，癌癥或艾滋病病毒，并且創造了轉基因生物可以幫助清理環境或執行其他功能，如持續生產化學品。

“科學家在他們每天的日常工作使用Cas9做RNA引導，迅速縮小指向RNA的范圍將是最有效最直接得到感興趣的基因， “Chari說。