取代CRISPR-Cas9的基因編輯技術誕生 科學家實現一次編輯多個基因...
2020-11-27 中國科學技術館./t20200318_943249_taonews.html
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基於CRISPR的DNA編輯技術給人類基因組研究帶來了革命性變化——允許精確刪除任何人類基因這一點，使科學家得以對基因功能有更深入的了解。但這種技術也有局限性——暫時而言，它只能同時移除同一個細胞中的單個基因或基因片段，導致科學家在研究基因組不同部分協同工作的問題時遇到了瓶頸。
現在，班傑明·布蘭科(Benjamin Blencowe)和傑森·莫法特(Jason Moffat)的團隊在這方面取得了突破。他們發表在《自然-生物技術》雜誌上的一項被稱為「CHyMErA」的新方法，可以在同一時間系統地瞄準多個位置DNA，並且可以應用於任何類型的哺乳動物細胞。
CRISPR通常被稱為「基因組剪刀」，它的工作原理是，通過引導RNA分子，將一種設計成附著在目標位點上的DNA切割酶發送到基因組中的預定位點。目前應用最廣泛的DNA切割酶是Cas9，和其相關的基因編輯技術就是大名鼎鼎的CRISPR-Cas9或CRISPR/Cas9。
雖說CRISPR-Cas9是當前基因編輯技術的絕對主流，但實際上還存在不少具有獨特性質的Cas酶。這次的CHyMErA就是結合了2種不同的DNA切割酶——Cas9和Cas12a——實現的。Cas12a這種酶的特點就是可以在同一個細胞中產生多個導向RNA分子，從而對多個基因位點實現切割。
在CHyMErA的應用中，研究人員首先將目標瞄準了一類被稱為旁系同源體(paralogs)的基因。
旁系同源(Paralogs)是那些在同一物種中的來源於祖先基因複製的蛋白，它可能會進化出新的與原來有關的功能。
因為旁系同源是由相同的祖先基因複製而產生的，所以人們認為它們在很大程度上扮演著相似的角色。正因為旁系同源蛋白之間可以一定程度上相互替代，摘除掉其中某個蛋白並不能完全了解其影響，所以它們的功能還不能被現有的單基因靶向方法揭示。
「有了CHyMErA，我們可以成對取出旁系同源基因，看看祖先的功能對細胞的存活是否重要，」 研究的主要作者之一凱文·布朗(Kevin Brown)說，「我們現在可以研究以前被忽略的一類基因。」
在使用CHyMErA技術敲除了幾乎所有存在於人類基因組中的所有700對旁系同源配對基因後，科學家們證實，這些基因配對中有許多確實在細胞存活中發揮了類似的作用，而其他基因則有不同的功能。
CHyMErA的另一個特點是，Cas9和Cas12a都可以被部署到臨近的基因組位點，以切斷基因片段，如外顯子。
外顯子是基因組DNA中出現，在轉錄後被加工連接在一起，最終生成成熟RNA分子上的序列。由於該序列的複雜性，部分外顯子並不適合單獨使用Cas9進行靶向治療，CHyMErA技術的出現讓研究小組可以對數千個與癌症和大腦功能有關的外顯子進行研究。
在CHyMErA分析的2000個外顯子中，超過100個外顯子被證實對細胞存活至關重要，這使得未來的研究現在能夠聚焦於揭示它們在疾病中的潛在作用。「一旦我們確定外顯子在疾病中起關鍵作用，我們就可以利用這些信息來開發新的治療方法。」
本文來自： 前瞻網
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簡話CRISPR/Cas9基因編輯技術
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