Nat Biotechnol:首次利用CRISPR培育出單核苷酸編輯轉基因小鼠

2020-11-28 生物谷

2017年3月1日/生物谷BIOON/---囊性纖維化、鐮刀形紅細胞貧血症、亨廷頓舞蹈病和苯丙酮尿症都是由單個核苷酸發生突變導致的疾病。作為DNA的構成單元，核苷酸分為四種不同的類型：腺嘌呤（Adenine, A）、胞嘧啶（cytosine, C）、鳥嘌呤（guanine, G）和胸腺嘧啶（thymine, T）。人類DNA由大約30億個核苷酸組成。在某些情形下，僅一個核苷酸發生變化就能夠導致嚴重的疾病。科學家們希望利用一個正確的核苷酸替換這個不正確的核苷酸，從而治癒這些疾病。然而，利用當前的基因編輯工具CRISPR-Cas9替換單個核苷酸存在技術上的挑戰。如今，在一項新的研究中，來自韓國基礎科學研究所（Institute for Basic Science, IBS）基因組工程中心的研究人員利用這種流行的基因編輯技術CRISPR-Cas9的一種變體版本培育出單核苷酸編輯小鼠。相關研究結果於2017年2月27日在線發表在

Nature Biotechnology

期刊上，論文標題為「Highly efficient RNA-guided base editing in mouse embryos」。

作為近年來出現的一種卓有成效的基因編輯技術，CRISPR-Cas9的作用機制是在DNA雙鏈中的一個發生突變的核苷酸附近進行切割，切除一小段DNA序列。相反，IBS研究人員採用Cas9蛋白的一種變體：切口酶Cas9（nickase Cas9, nCas9），同時讓Cas9與一種被稱作胞苷脫氨酶（cytidine deaminase, CD）的蛋白融合在一起。CRISPR-nCas9-CD能夠將一種核苷酸替換另一種核苷酸，因而也被稱作鹼基編輯器（Base Editor）。2016年，美國哈佛大學的David Liu團隊和日本神戶大學的Keiji Nishda團隊已開發出這種類型的脫氨酶，並且在體外培養的細胞系中進行過測試。IBS研究人員通過將這種技術用於小鼠胚胎中，進一步推動它的發展。

IBS研究人員在小鼠體內測試了CRISPR-nCas9-CD是否能夠校正Dmd基因（編碼抗肌萎縮蛋白）或Tyr基因（編碼酪氨酸酶）中的單個核苷酸。他們在這兩種基因中都取得成功：由Dmd基因發生單核苷酸突變的胚胎發育而成的小鼠在它們的肌肉中不產生抗肌萎縮蛋白（dystrophin），而Tyr基因發生單核苷酸突變的小鼠表現出白化性狀。抗肌萎縮蛋白確實與肌肉肌營養不良疾病相關聯，而酪氨酸酶控制黑色素產生。

再者，這兩種單核苷酸替換僅出現靶位點上。這是比較重要的，這是因為它表明僅靶位點上的突變核苷酸遭受替換。論文通信作者、IBS基因組工程中心主任KIM Jin-Soo陳述道，「我們首次證實可編程的脫氨酶在小鼠胚胎中高效地誘導核苷酸替換，從而培育出具有疾病表型的突變小鼠。這是一項概念驗證實驗。下一個目標是在動物中校正基因缺陷。最終，這種技術可能允許在人類胚胎中進行基因校正。」（生物谷 Bioon.com）

本文系生物谷原創編譯整理，歡迎轉載！點擊 獲取授權 。更多資訊請下載生物谷APP。原始出處：Kyoungmi Kim, Seuk-Min Ryu, Sang-Tae Kim et al. Highly efficient RNA-guided base editing in mouse embryos. Nature Biotechnology, Published online 27 February, doi:10.1038/nbt.3816.

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2017（第四屆）基因編輯與臨床應用研討會

會議時間：2017.6.9 -6.10      會議地點：上海

會議詳情： http://meeting.bioon.com/2017geneediting/

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