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Nat Commun:新方法使得CRISPR基因编辑准确性高达98%

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摘要:2017年11月28日/生物谷BIOON/---在过去的五年里,CRISPR-Cas9技术因它的简单性和低成本,引发了基因编辑领域变革。但是,尽管这项技术能够可靠地发现和切割靶DNA序列片段,但是按照所希望的那样修复这种切割是一种碰运气过程。当目标就是校正DNA中导致遗传疾病的碱基变化时,高达50%的错误率是一个特别不容忽视的问题。如今,在一项新的研究中,美国威斯康星大学麦迪逊分校生物医学工程教授
2017年11月28日/生物谷BIOON/---在过去的五年里,CRISPR-Cas9技术因它的简单性和低成本,引发了基因编辑领域变革。但是,尽管这项技术能够可靠地发现和切割靶DNA序列片段,但是按照所希望的那样修复这种切割是一种碰运气过程。当目标就是校正DNA中导致遗传疾病的碱基变化时,高达50%的错误率是一个特别不容忽视的问题。
Nat Commun:新方法使得CRISPR基因编辑准确性高达98%
如今,在一项新的研究中,美国威斯康星大学麦迪逊分校生物医学工程教授Krishanu Saha领导的一个研究团队开发出一种能够让这种修复不那么容易地出错的新方法。相关研究结果于2017年11月23日在线发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Assembly of CRISPR ribonucleoproteins with biotinylated oligonucleotides via an RNA aptamer for precise gene editing”。

与标准的CRISPR技术相比,这种新方法将按照所希望的那样精确地重写DNA序列的概率提高了10倍。这些研究人员利用一种被称作RNA适配子(RNA aptamer)的分子胶组装一种完整的CRISPR修复工具包并将这种工具包运送DNA切割位点上,从而实现这种更高的修复精准度。

Saha说,“这种工具包不仅提供了分子剪刀,而且还提供了细胞修复这种DNA切割所需的正确模板。鉴于这种RNA适配子比较牢固,而且非常稳定,我们所需的就是一下子将这种工具包运送到细胞中的合适位置上。”

与现有技术相比,新方法还有其他的几项优势。首先,这种工具包仅含有非病毒试剂,这就简化了生产过程,并降低了在未来开展遗传手术临床应用时存在的安全性问题。其次,将一种RNA适配子添加到这种工具包中要比修饰Cas9蛋白更加容易,而且提供更大的灵活性。

论文第一作者、Saha实验室的研究生Jared Carlson-Stevermer说,“我们能够将其他的生物分子添加到这种工具包中,就像是将一块额外的乐高积木放入一种已经存在的结构中。”

一个这样的例子是添加荧光标记,这允许研究人员很容易地在一个细胞群体中鉴定出所有经过精确编辑的DNA序列。Saha说,“通过寻找这些荧光标签,我们能够实现98%的准确率。”

在这项新的研究中,这些研究人员利用这种新方法以显著提高的保真度校正了源自一名庞贝氏症(Pompe disease)患者的干细胞系中的一种特定突变。庞贝氏症是由复杂的糖分子在器官和肌肉组织中堆积引起的一种罕见的遗传性疾病。

Saha说,“这类遗传手术并不缺乏候选的应用对象,这是因为有上万种疾病是由较小的序列差错造成的,而这种新方法能够修复这些错误。我们的下一个目标是在动物模型中测试这种方法,并且努力重写更长的DNA片段。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Jared Carlson-Stevermer et al. Assembly of CRISPR ribonucleoproteins with biotinylated oligonucleotides via an RNA aptamer for precise gene editing. Nature Communications (2017), doi:10.1038/s41467-017-01875-9

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