Nat Commun:I型CRISPR系統用於「切割」-「粘貼」基因

2020-12-04 生物谷

2019年12月10日 訊 /生物谷BIOON/ --修復有缺陷的基因以預防和治癒疾病是研究人員多年努力的方向。儘管2類CRISPR系統作為人類細胞中的基因編輯工具顯示出巨大的希望。然而，在本月發表於《Nature Communications》雜誌上的一項研究中，由大阪大學領導的日本研究人員描述了一種新的基因組編輯方法：基於Cas3的1類CRISPR系統可以提供更有效，更安全的替代方案，成功修復杜氏肌營養不良症中的基因突變。

大多數現代基因編輯技術都依賴於CRISPR技術。從本質上講，CRISPR相關蛋白（Cas）可以定向到基因組的特定區域，在那裡它們可以精確切割DNA。通過提供模板，當修復DNA斷裂時，細胞可以仿照模板進行複製，從而完全消除有缺陷的DNA區域或引入新的DNA。

（圖片來源：Www.pixabay.com）

CRISPR系統主要分為兩類，即1類和2類，其區別在於切割DNA所需的輔助蛋白數量。儘管大多數基因編輯方法使用單組分2類CRISPR系統，但對於多組分1類系統在真核基因編輯中的實用性知之甚少。

這項研究的主要作者Hiroyuki Morisaka說：「 Class 2 CRISPR系統，特別是那些使用Cas9或Cas12a酶的系統，被廣泛用於真核基因組編輯。」 「但是，這些系統並不完美：除了引入意想不到的突變外，使用這些方法的基因組編輯效率可能會有所不同。」

因此，研究人員決定調查1類CRISPR系統是否可以提供更有效，更安全的替代方案。

該團隊使用基於Cas3蛋白的1類CRISPR系統，成功地證明了人類細胞中DNA的缺失和插入。值得注意的是，Cas3蛋白誘導了DNA大片段的單向缺失，使其與通常需要幫助實現如此大的基因組編輯的2類酶區分開。不過最重要的是，Cas3比Cas9實現了更有效的基因組編輯，沒有明顯的脫靶效應。

為了證實該系統的治療潛力，研究人員對來自杜興氏肌營養不良患者的誘導多能幹細胞中的DMD基因進行了Cas3修復。

高級作者Tomoji Mashimo說：「我們的結果表明，這種基於Cas3的方法為2類CRISPR基因編輯系統提供了更好的選擇。除了其明顯的治療用途外，我們還設想了在藥物發現，疾病預防和作物改良方面的潛在應用。」（生物谷Bioon.com）

資訊出處：Genomic cut and paste using a Class 1 CRISPR system原始出處：

Hiroyuki Morisaka, Kazuto Yoshimi, Yuya Okuzaki, Peter Gee, Yayoi Kunihiro, Ekasit Sonpho, Huaigeng Xu, Noriko Sasakawa, Yuki Naito, Shinichiro Nakada, Takashi Yamamoto, Shigetoshi Sano, Akitsu Hotta, Junji Takeda, Tomoji Mashimo.

CRISPR-Cas3 induces broad and unidirectional genome editing in human cells. Nature Communications

, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-13226-x

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