用CRISPR迅速鎖定致病突變
日期:2016-01-13 08:57:27
CRISPR/Cas技術可以實現定向基因組編輯,快速生成轉基因動物模型用于研究人類遺傳疾病。德國科學家們利用外顯子測序和CRISPR/Cas基因組編輯,在短時間內鑒定了一種人類肢體缺陷的致病突變。這項成果發表在一月十一日的Genome Research雜志上。
細菌一直在與病毒或入侵核酸進行斗爭,為此它們演化出了多種防御機制,CRISPR/Cas適應性免疫系統就是其中之一。規律成簇的間隔短回文重復CRISPR與內切酶Cas9的組合,可以在引導RNA的指引下,靶標并切割入侵者的遺傳物質。
2012年研究者們利用這一特點,將CRISPR系統發展成了強大的基因組編輯工具。該系統使用簡單而且擴展性強,很快便成為了生物學領域的香餑餑。幾乎所有實驗室都可以很方便的進行CRISPR基因組編輯,你只需要在自己感興趣的細胞或生物中表達Cas9內切酶和引導RNA(gRNA)。內切酶Cas9會在gRNA的指導下引入位點特異性的雙鏈斷裂,然后細胞通過同源重組進行修復,最終改寫基因組的特定位點。最近,人們也開始用CRISPR-Cas9系統進行基因調控,隨心所欲的開/關基因。
研究人員在文章中描述的常染色體隱性疾病,發生在兩個不相關的家庭之中。這種疾病以裂足畸形(split-foot defect)、手指甲畸形和聽力損失為特征。研究人員發現,發生這種疾病是因為突變干擾了蛋白激酶ZAK的SAM結構域。
ZAK是MAPKKK家族的成員,此前人們并不知道它在四肢發育中起作用。研究顯示,小鼠發育中的四肢表達Zak,通過CRISPR/Cas敲除Zak會導致小鼠胚胎死亡。進一步研究表明,刪除SAM結構域會誘導與Trp63下調有關的復雜后肢缺陷,而Trp63是裂手/裂足畸形的已知致病基因。
這項研究為人們揭示了ZAK在哺乳動物四肢發育中起到的關鍵性作用,還展示了CRISPR/Cas基因組編輯技術快速鑒定致病突變的強大能力。