Nat Commun:新技術實現染色體外源基因的有效插入

2020-11-26 生物谷

2014年12月4日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，發表在自然子刊雜誌Nature Communications上的一項研究報告中，來自廣島大學等處的研究人員利用一種新型的基因敲入技術，實現了外源基因向基因組中的有效插入，目前該技術已經在人類細胞、動物模型比如青蛙和蠶中成功實現，該技術不僅可以使得基因在培養中的細胞被插入，也可以在多種有機體中實現外源基因的插入。

利用可編程的核酸酶進行的基因組編輯可以實現同源重組介導的基因插入，然而同源重組的活性水平在大多數培養細胞和有機體中非常低，這就為當前開發同源重組介導的基因插入的新型技術帶來了一定的難題。

文章中，研究者Ken-ichi T. Suzuki表示，我們利用一種轉錄激活因子樣效應物核酸酶（TALENs），及通過精確融入目標染色體的系統（PITCh）介導的有規律間隔的短回文重複序列聚集成功地實現了基因的插入。TALENs介導的PITCh可以使得外源供體DNA可以靶向有效地整合入人類及動物模型細胞的染色體中；研究人員還表示，未來以CRISPR/Cas9介導的PITCh技術或許可以在沒有攜帶質粒骨架序列的情況下應用於人類細胞的研究中。

PITCh系統在很多方面都有應用，包括開發疾病模型細胞、供藥物篩選的動物模型及療法的開發等；研究者表示，這種新型的基因插入技術將可以增加有用的重組蛋白質類的產生效率，比如培養的動物細胞中的製藥材料等。在蠶的細胞中，這種新型技術獎可以幫助製造更多的功能性重組蠶絲蛋白，研究人員最後說道，PITCh系統將可以在很多種細胞中增強基因編輯技術的有效性，尤其是在那些同源重組水平較低的細胞中。（生物谷Bioon.com）

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Microhomology-mediated end-joining-dependent integration of donor DNA in cells and animals using TALENs and CRISPR/​Cas9

Shota Nakade, Takuya Tsubota, Yuto Sakane, Satoshi Kume, Naoaki Sakamoto, Masanobu Obara, Takaaki Daimon, Hideki Sezutsu, Takashi Yamamoto, Tetsushi Sakuma & Ken-ichi T. Suzuki

Genome engineering using programmable nucleases enables homologous recombination (HR)-mediated gene knock-in. However, the labour used to construct targeting vectors containing homology arms and difficulties in inducing HR in some cell type and organisms represent technical hurdles for the application of HR-mediated knock-in technology. Here, we introduce an alternative strategy for gene knock-in using transcription activator-like effector nucleases (TALENs) and clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/​CRISPR-associated 9 (​Cas9) mediated by microhomology-mediated end-joining, termed the PITCh (Precise Integration into Target Chromosome) system. TALEN-mediated PITCh, termed TAL-PITCh, enables efficient integration of exogenous donor DNA in human cells and animals, including silkworms and frogs. We further demonstrate that CRISPR/​Cas9-mediated PITCh, termed CRIS-PITCh, can be applied in human cells without carrying the plasmid backbone sequence. Thus, our PITCh-ing strategies will be useful for a variety of applications, not only in cultured cells, but also in various organisms, including invertebrates and vertebrates.

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