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Nature子刊:新改良打破CRISPR的局限

日期:2014-08-12 08:59:11

 

細菌一直在與病毒或入侵核酸(質粒)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。在CRISPRCas的幫助下,細菌可以經由小RNA分子的引導,靶標和沉默入侵者遺傳信息的關鍵部分。

 

現在,CRISPRCas9的組合已經成為了一個通用工具,被用來對真核生物進行位點特異性的基因組編輯。這種基因組編輯技術更易于操作,也具有更強的擴展性,很快便引起了人們極大的研究熱情。

 

CRISPR/Cas9基因組編輯系統能夠在基因組中精確去除或改寫基因,但這一技術也存在著一些局限。許多研究者都在努力對CRISPR/Cas進行優化,試圖減少它的脫靶效應,拓展它的應用范圍。

 

CRISPR/Cas體系包括一個稱為Cas9DNA剪切酶,和一段與目標DNA片段匹配的引導性短RNAgRNA)。目前的情況是,gRNA一般只能靶標以鳥嘌呤開頭的序列。不過Johns Hopkins大學醫學院的Vinod Ranganathan及其同事,通過調整gRNA的表達載體打破了這一限制,使其也能靶標以腺嘌呤開頭的基因組位點。相關論文發表在八月八日的Nature Communications雜志上。

 

此前人們普遍是用U6啟動子來表達gRNA。在這種情況下,依據堿基互補配對原則,gRNA識別的序列以鳥嘌呤起始,其后跟著20個核苷酸,最后以兩個鳥嘌呤結束(GN19NGG)。Ranganathan采用了另一種啟動子(H1啟動子)來表達gRNA,并在此基礎上成功對內源基因進行了編輯。

 

使用H1啟動子時,轉錄本的第一個核苷酸既可以是鳥嘌呤也可以是腺嘌呤,也就是說CRISPR此時也能靶標AN19NGG這樣的序列。據介紹,這種序列在人類基因組中出現的頻率比GN19NGG大約高15%,而且許多都位于人類基因和疾病相關的區域。

 

“我們這項研究,將CRISPR技術在人類基因組和其他真核生物中的可靶標位點增加了一倍多,進一步提高了這一技術的實用性,”作者們在文章中寫道。

 

Donald Zack指出,這一新成果為基因工程等領域帶來了更大的靈活性。Vinod RanganathanZack實驗室的一名博士后。

 


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