農科院植保所成功開發水稻單鹼基編輯升級系統

2020-12-13 中國經濟網

　　經濟日報-中國經濟網北京1月29日訊（記者 常理）近日，中國農業科學院植物保護研究所周煥斌團隊在國際著名期刊Molecular Plant《分子植物》上發表了題為「利用CRISPR/Cas9引導的人源AID(胞嘧啶脫氨酶)蛋白在水稻中進行高效靶標基因的單鹼基替換技術」(IF=8.827)的論文，優化和擴展了水稻中靶標基因單鹼基定向替換技術及其應用範圍。

　　據悉，植保所周煥斌團隊前期成功開發出水稻單鹼基編輯系統rBE3和rBE4工具盒（文章發表在《中國科學：生命科學》Science China Life Sciences. 2017），實現了鹼基C·G向T·A的替換。但是由於所有APOBEC1（鼠源胞嘧啶脫氨酶）具有TC偏好性，對GC編輯效率很低。有鑑於此，該團隊引入人源AID胞嘧啶脫氨酶，開發出rBE5和rBE9升級版系統，成功、高效實現了對水稻中多個靶基因的高效定點編輯。該系統避免了APOBEC1（鼠源胞嘧啶脫氨酶）對TC偏好性的問題，對TC,AC,GC和CC具有同樣較高的編輯效率，大大擴展了單鹼基編輯技術在植物上的應用，對水稻功能基因組學和現代分子育種研究具有重大推進作用。

　　據悉，植物保護研究所客座博士研究生任斌為本文第一作者，周煥斌研究員和林宏輝教授為本文的共同通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃項目、中國農科院創新工程和國家自然基金資助。

　　

（責任編輯：王炬鵬）

相關焦點

  • 科學家構建大豆單鹼基替換基因編輯技術體系
    該研究是大豆單鹼基替換研究工作的首例報導，為精準修飾和利用單核苷酸多態性（SNP）改良大豆農藝性狀提供了新技術、新方法。相關研究成果在線發表在《植物生物技術雜誌（Plant Biotechnology Journal）》上。
  • 「雙劍合璧」——李大力組開發新型雙鹼基基因編輯器
    他們通過該系統成功在哺乳動物細胞中實現了A/C的同時突變，平均編輯效率最高分別達C為50%和A為40%。大量實驗數據統計顯示，他們發現雙鹼基編輯器的特性和單個鹼基編輯工具的編輯效率，突變窗口和突變譜等特性相當， DNA和RNA脫靶，都在單種鹼基編輯器的範圍內。
  • 基因編輯大牛劉如謙、張鋒聯合創立的單鹼基編輯公司衝刺IPO
    我們的遺傳信息是由DNA上的一個個鹼基對構成，即使僅僅一個鹼基對出現錯誤（也就是點突變），也可能導致患上嚴重的遺傳病。單鹼基編輯技術可以只重寫DNA上的一個鹼基，從而在最基礎的水平上進行幹預以治療多種疾病。
  • 中國農科院植保所副所長:植物與人類和動物一樣具有免疫功能
    《經濟日報》記者日前採訪了中國農科院植保所副所長、蛋白質植物免疫誘導劑的創製與應用項目負責人邱德文。　　植物也有免疫力　　在長期進化以及與有害生物博弈中，植物早已形成了比較完善的免疫系統——會通過釋放植保素、乙烯、水楊酸等物質來抵禦外來入侵　　植物也有免疫力？答案是肯定的。
  • 發現單鹼基基因編輯造成大量脫靶並開發出優化解決方法
    完成單位：中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心/神經科學研究所 　　CRISPR/Cas9及其衍生工具是廣泛應用的新一代基因編輯工具。然而，其脫靶風險一直備受關注，也是阻礙該技術應用於臨床的主要瓶頸之一。
  • 廣西農科院院長助理周忠實一行到植保所開展合作交流
    11月30日，廣西農科院院長助理周忠實、植保所所長於永浩帶領科研骨幹一行9人到院植保所開展合作交流。植保所所長何自福、黨總支副書記聶新志、副所長李振宇、張振飛及科研骨幹參會。會議由何自福主持。於永浩介紹了廣西農科院植保所的相關情況，並重點介紹了近幾年的科研進展。雙方科技人員圍繞創新平臺建設與運行、科技人才引進與培養、成果轉化管理等方面進行了探討，並就今後開展實質性合作進行了深入交流，初步達成了共同舉辦「粵桂植保創新論壇」、聯合申報粵桂聯合基金項目等合作意向。 會後，來訪人員一行還參觀了廣東省植物保護新技術重點實驗室、植保所藥效檔案室等。
  • 新型鹼基編輯器首次在微生物中實現任意鹼基編輯
    開發新型鹼基編輯技術實現鹼基顛換甚至任意鹼基變換，在合成生物體系構建、遺傳疾病的基因治療、生物性狀修飾等領域具有重要意義。中國科學院天津工業生物技術研究所張學禮研究員帶領的微生物代謝工程研究團隊和畢昌昊研究員帶領的合成生物技術研究團隊聯合攻關，設計構建了胞嘧啶脫氨酶-nCas9-Ung蛋白複合物，創建出新型糖基化酶鹼基編輯器（GBE），開發了可實現嘧啶和嘌呤間顛換的單鹼基基因編輯系統。基於該系統，國際上首次在微生物中實現任意鹼基編輯、在哺乳動物細胞中實現C-G鹼基特異性顛換。
  • 中國科學家發現胞嘧啶單鹼基編輯器存在全基因組範圍的脫靶效應...
  • Nature|劉如謙團隊在單鹼基編輯技術治療早衰症中取得新突破
    近年來，可實現A·T--G·C鹼基對轉換的新型單鹼基編輯器ABE（Adenine Base Editor）的出現，讓早衰症治療有了新的希望【7】（詳見：突破丨Nature長文發表基因編輯最新成果——無需切割DNA也能自由替換ATGC）。理論而言，ABE能夠直接逆轉早衰症的致病點突變（c.1824 C>T）實現早衰症的根治。
  • 單鹼基編輯技術有致癌風險!中國團隊發現新一代基因編輯工具
    時隔3個月，6月10日深夜11點，英國《自然》雜誌在線發表楊輝團隊的論文《DNA鹼基編輯技術引起RNA脫靶及其通過突變消除RNA活性》，指出單鹼基編輯技術除了會造成DNA脫靶效應，還存在無法預測的RNA脫靶——不僅BE3系統存在大量的RNA脫靶，之前被認為在基因組水平不產生脫靶的ABE系統也存在RNA脫靶。
  • 新一代單鹼基編輯技術有望治癒β-地中海貧血和鐮刀狀貧血症
    基於基因編輯技術治療地貧的策略單鹼基基因編輯技術（base editors，BEs），指能在基因組上引起單個鹼基改變的基因編輯技術，可在不形成 DNA 雙鏈斷裂的情況下對靶基因位點的單個鹼基進行胞嘧啶近年來由於單鹼基編輯技術的強大、高效，以及不會產生DNA雙鏈斷裂等特點，逐漸成為人們關注的熱點，有望在未來的基因治療中大顯身手。因此，利用單鹼基治療β-血紅蛋白病（如地中海貧血）將極有可能是一個絕佳的策略。
  • 中國科學家培育出單鹼基突變的遺傳性疾病動物模型 基因治療未來可期
    新華社長春7月19日電（記者孟含琪、高楠）記者從吉林大學了解到，近日吉林大學動物醫學學院賴良學團隊利用新型單鹼基編輯系統成功對家兔實現單鹼基精確突變，培育出具有白化病、早衰症等遺傳性疾病模型兔，這代表人類距離基因治療時代更近一步。
  • Mol Plant|電子科技大學張勇及馬裡蘭大學YiPing Qi組報導了基於Prime Editing的植物基因組編輯新系統
    近年來，通過融合不同類型脫氨酶結構域，研究者開發了」C to T」、」A to G」的CRISPR-Cas單鹼基編輯工具，一定程度上彌補了現有基因組編輯工具的短板，但並沒有有效解決對全基因組無差別精準編輯的實際需要，因此開發更加高效且廣譜的精準基因組編輯工具一直是研究者努力的重要方向。
  • 不僅是DNA,基因編輯脫靶還會造成RNA突變!好在上海科學家讓單鹼基...
    這一次，科研人員不僅發現問題，也帶來了解決方案：通過點突變的方式對三種單鹼基編輯工具進行突變優化，使其完全消除RNA脫靶的活性，首次獲得「升級版」的高精度單鹼基編輯工具，為其進入臨床治療提供了重要基礎。
  • 科學家用基因剪切技術編輯DNA單個鹼基
    這種新的「鹼基編輯」方法使用一種經過修飾的CRISPR/Cas9蛋白質，使其和另外兩種蛋白一同工作，比現有修復單鹼基變異的方法更高效，該方法已被用於培養細胞，成功逆轉了與疾病有關的單個鹼基變異，包括晚發性阿爾茨海默氏症和乳腺癌。該成果近日發表於《自然》。 大多數遺傳疾病源於單核苷酸的突變（點突變）。
  • 張鋒團隊今日再登《科學》,全新RNA編輯技術升級CRISPR工具包
    今日凌晨，《科學》雜誌發表麻省理工學院和哈佛大學 Broad 研究所張鋒團隊最新文章，他們開發的一種名為 RESCUE 的全新 CRISPR 基因編輯技術，可以進行以前不可能進行的 RNA 單鹼基編輯。
  • 中國農科院植保所主持制定的農業行業標準《小麥孢囊線蟲檢測技術...
    近日，全國農業技術推廣服務中心組織召開農業行業標準審定會，由中國農科院植保所主持制定的行業標準《小麥孢囊線蟲檢測技術規程》通過審定。來自全國農業技術推廣服務中心、中國農業大學、浙江大學等項目參加單位和審定專家20多人參加審定會。全國農技中心科技體系處周陽處長主持審定會，植保所科研處處長張禮生研究員出席會議並致辭。
  • 學術動態 | 新一代單鹼基編輯技術有望永久治癒血液疾病
    Bauer課題組在Nature Medicine發表了題為「Therapeutic base editing of human hematopoietic stem cells」的文章，人類造血幹細胞的治療性鹼基編輯。 通訊作者
  • 兩篇Protein & Cell報導我國科學家進一步優化腺嘌呤鹼基編輯系統
    2018年8月2日/生物谷BIOON/---在兩項新的研究中，來自中國華東師範大學和中山大學的兩個研究小組在小鼠和大鼠品系中開發出一種被稱作腺嘌呤鹼基編輯器（adenine base editor, ABE）的鹼基編輯系統，並對這種系統加以改進，這將對人類遺傳疾病和基因療法帶來重大的影響。
  • 從同源重組到鹼基編輯器 看基因編輯72變
    上海科技大學與中科院馬普計算生物學研究所的研究人員在19日出版的《自然·生物技術》發表論文稱，他們開發出一系列基於CRISPR/Cpf1（Cas12a）的新型鹼基編輯器（dCpf1-BE），理論上可對數百種引起人類疾病的基因突變進行定點矯正，因此擁有巨大的臨床應用潛力。