...基因編輯大牛張鋒開發出新型基因編輯技術---CRISPR相關轉座酶

2020-12-05 生物谷

2019年6月10日訊/

生物谷

BIOON/---在一項新的研究中,來自美國麻省理工學院、布羅德研究所和美國國家衛生院(NIH)的研究人員發現CRISPR相關的轉座子可用於將定製的基因插入到DNA中而不需要切割它。相關研究結果於2019年6月6日在線發表在Science期刊上,論文標題為「RNA-guided DNA insertion with CRISPR-associated transposases」。在這篇論文中,他們描述了他們的新型基因編輯技術,以及它在

細菌

基因組中進行測試時的效果。

圖片來自CC0 Public Domain。

近年來,CRISPR基因編輯技術因它具有治療

遺傳

性疾病的潛力而成為頭條新聞。不幸的是,儘管圍繞這種技術進行了大量研究,但它仍然不適合用於人類患者。這是因為這種技術容易出錯---在切割DNA鏈時,CRISPR有時也會進行脫靶DNA切割,從而導致意料之外的不可預測的後果(有時會導致癌症)。在這項新的研究中,這些研究人員找到了一種方法,即將CRISPR與另一種蛋白結合使用,對DNA鏈進行編輯而不對它進行切割---他們稱之為CRISPR相關轉座酶(CRISPR-associated transposase, CAST)。

之前的研究已表明某些稱為轉座子的DNA片段,由於未知原因,能夠自發地在基因組中重新定位---因此,它們被稱為跳躍基因。在它們被發現後不久,科學家們已指出它們可能被用於基因編輯。這是這些研究人員在這項新的研究中所做的。他們將一種稱為Tn7的轉座子與用於CRISPR中的Cas12酶相結合在一起,以便對

細菌

基因組的一部分進行編輯。在實踐中,CRISPR將Tn7轉座子引導至基因組中的目標位置上---在那裡,這種轉座子將自身插入基因組中而無需切割它。

到目前為止,這項技術仍然處於原理驗證階段,但是已顯示出很大的應用前景。在經過多次測試後,它的成功率為80%,相比之下,常規CRISPR的成功率僅為1%。然而,在此時,人們並不知道這種技術是否能夠在非

細菌

有機體中發揮作用。(生物谷 Bioon.com)

參考資料:Jonathan Strecker et al. RNA-guided DNA insertion with CRISPR-associated transposases, Science (2019). DOI: 10.1126/science.aax9181.

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    脫靶效應有可能導致基因突變,其不確定性和未知的安全風險限制了基因編輯技術的推廣應用。目前的基因編輯技術尚無法精準靶向目標序列,並不產生脫靶效應。科學家認為,既然無法完全避免,為安全起見,更好地了解、控制可能產生的脫靶效應是一個不錯的選擇。因此,脫靶檢測方法的開發成為了基因編輯領域的一個研究熱點。
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    獲得2020年諾貝爾化學獎的CRISPR/Cas9基因編輯系統,作為第三代基因編輯工具,自2012年面世以來,極大簡化了基因編輯操作,降低了研究門檻,讓基因編輯迅速成為熱門領域。隨之大量基於CRISPR/Cas系統的實驗方法被開發出來。