...科學家成功利用CRISPR技術實現劑量依賴性的基因表達激活

2020-11-23 生物谷

2019年11月15日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌Nature Biotechnology上的研究報告中，來自北卡羅來納大學Eshelman藥學院等機構的科學家們通過研究開發了一種新方法，能夠利用CRISPR基因編輯技術進行劑量依賴性的基因表達激活，文章中，研究人員描述了如何利用這種技術以一種可替換的方法來改變基因表達以及其工作的原理和機制。

圖片來源：CC0 Public Domain

此前研究結果表明，CRISPR/Cas9基因編輯技術能抑制或激活基因的表達，但截至目前為止，其並不能用來促進劑量依賴性的基因表達激活；這項研究中，研究人員就發現了一種新方法，其能利用化學表觀遺傳修飾物（CEMs，chemical epigenetic modifiers），通過使用部分內源性染色質-激活器來激活所需的基因進行表達，這或許就能消除外源性轉錄激活劑的必要性。

研究者發現的新方法包括兩種組分，其中第一種就是Cas9，其能與結合蛋白FKBP一起催化失活；第二種就是利用FK506製造的CEM，其能與特殊的分子相關聯，而這種分子則能與所需的細胞表觀遺傳機器相互作用；具體地說，這種新方法能夠製造激活CEM的分子，而該分子能幫助尋找基因激活機器，包括CEM114、CEM87和CEM88，諸如此類分子能與不同的酶類相結合，上述兩個組分能被用來以研究者需要的方式激活基因的表達。

隨後研究人員檢測了這種新型系統，即利用綠色螢光蛋白感染HEK293T細胞，隨後對表達導向RNA和非活性Cas9的細胞進行計數，緊接著研究者利用質粒表達和上述三種CEMs中的一種來檢測基因表達的激活狀況，他們必須等待兩天才能夠確認，是否與未處理的細胞相比綠色螢光蛋白的表達量會發生增加，研究者還仔細分析了用CEMs處理過的失活Cas9，來確定是否CEM系統能以一種所需的方式激活綠色螢光蛋白，在該過程中，研究者發現，使用CEM87進行處理是唯一能夠增加綠色螢光蛋白表達的方法。最後研究者表示，這種新型技術能夠用來在驗證性研究中分析劑量依賴性的基因表達激活狀況。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Anna M. Chiarella, Kyle V. Butler, Berkley E. Gryder, et al. Dose-dependent activation of gene expression is achieved using CRISPR and small molecules that recruit endogenous chromatin machinery, Nature Biotechnology (2019). DOI: 10.1038/s41587-019-0296-7

相關焦點

  • 盤點|CRISPR基因編輯技術研究進展
    CRISPR/Cas基因編輯技術是繼鋅指核酸內切酶（ZFN）」、「類轉錄激活因子效應物核酸酶（TALEN）」之後出現的第三代基因組定點編輯技術。CRISPR/Cas這項技術自從問世以來，已經吸引了無數歡呼和掌聲，在短短幾年之內，它已經成為了生物科學領域最炙手可熱的研究工具。我們先來了解一下近期科學研究者們運用這把基因魔剪做的研究。
  • 前瞻基因產業全球周報第45期:美國首次利用CRISPR基因編輯技術治療...
    研究人員檢查基因表達的變化和群落交替，作為沿著環境變化的這些軸塑造群落轉錄組的潛在機制，並展示了它們在多種生物地球化學相關過程中個體如何發揮不同功能。結合遺傳篩查的成像技術將推進基因的發現最近，美國哈佛大學和麻省理工學院博德研究所的研究人員發展出一項新技術，它結合了大規模的基因庫篩查以及基於成像的細胞行為分析。
  • 科學家發明光調控基因表達系統
    我國科學家在合成生物學與光遺傳學前沿領域獲得重要突破，發明了一種簡單實用的光調控基因表達系統，將可以廣泛應用於基礎研究領域
  • Molecular Cell:青年華裔科學家盧冠達另闢蹊徑,利用CRISPR進行基因組篩選
    來自MIT醫學院的盧冠達研究團隊利用CRISPR-Cas9成功靶標了那些讓細菌耐抗生素的基因，這讓他看到了新的興趣點。
  • Nature:利用CRISPR-CAS9進行全基因組基因轉錄激活篩選
    2015年2月1日訊 /生物谷BIOON/ --近日，來自美國的科學家在國際期刊Nature發表了他們的最新研究成果，他們利用結構導向的方法改造了CRISPR-CAS9複合物來系統性研究基因功能，並通過構建sgRNA文庫大規模篩選抵抗BRAF抑制劑的激活基因。該文章利用CRISPR-CAS9技術研究基因功能，對後基因組時代的基因功能研究具有推動作用。。
  • 基因編輯技術-CRISPR/Cas9
    CRISPR/Cas9最基礎的技術應用就是基因敲除。如果在基因的上下遊各設計一條嚮導RNA（嚮導RNA1，嚮導RNA2），將其與含有Cas9蛋白編碼基因的質粒一同轉入細胞中，嚮導RNA通過鹼基互補配對可以靶向PAM附近的目標序列，Cas9蛋白會使該基因上下遊的DNA雙鏈斷裂。而生物體自身存在著DNA損傷修復的應答機制，會將斷裂上下遊兩端的序列連接起來，從而實現了細胞中目標基因的敲除。
  • Nat Chem Biol:利用CRISPR-Cas9激活細菌中沉默的基因簇,有望發現...
    如今，利用CRISPR-Cas9基因編輯技術，研究人員揭示出沉默基因中隱藏著的更多潛在的寶藏。作為一類常見的細菌，鏈黴菌被用來產生很多作為抗生素、抗癌試劑和其他藥物的化合物。在一項新的研究中，來自美國伊利諾伊大學和新加坡科技研究局的研究人員利用CRISPR-Cas9技術激活鏈黴菌中不表達的或者說沉默的基因簇。
  • 哈佛大學利用細胞療法+CRISPR技術成功對抗肥胖
    近年來，細胞和基因療法已成為肥胖症研究的熱門課題。近日，哈佛大學的研究人員利用細胞療法與CRISPR基因編輯技術結合成功對抗肥胖。這是肥胖症治療的一項重大突破。肥胖是導致2型糖尿病和相關慢性疾病的主要原因，據統計，肥胖今年在全球死亡人數將超過COVID-19。
  • Nature子刊:抗CRISPR蛋白介導的CRISPR-Cas9系統可提高基因編輯...
    根據這些研究結果，他們成功地展示了更精確的基因編輯，並抑制了稱為脫靶效應的非預期基因缺失、插入或突變。抗CRISPR蛋白介導的細胞周期特異性Cas9激活系統，圖片來自Communications Biology, 2020, doi:10.1038/s42003-020-01340-2。雖然之前開發的方法報告了較少的與CRISPR技術相關的脫靶效應，但是這些研究人員表示，這些方法往往表現出較低的編輯效率。
  • Mol Cell:科學家開發出新型基因編輯技術—CRISPR-Cas
    2014年10月23日 訊 /生物谷BIOON/ --經典的基因組編輯技術，即編輯已知的DNA序列，通過增加、刪除基因來實現基因功能的激活或者抑制；該技術可應用於醫學、生物技術、食品及農業等領域。
  • 科學家利用CRISPR-Cas9技術在CART細胞中實現多基因編輯
    中國科學院動物研究所王皓毅研究組利用CRISPR-Cas9技術將αβT-cell receptor (TCR)從異體的CART細胞中敲除,避免移植物抗宿主病(graft-versus-host-disease,GVHD)的發生,將人類白細胞抗原(HLA)敲除降低自身的免疫原性。
  • HGT:科學家有望利用mRNA療法或CRISPR基因編輯技術治療囊性纖維化
    2020年10月11日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌Human Gene Therapy上題為「Treating Cystic Fibrosis with mRNA and CRISPR」的研究報告中，來自喬治亞理工學院等機構的科學家們通過研究揭示了如何利用mRNA療法或CRISPR技術來治療囊性纖維化患者。
  • 科學家首次利用CRISPR/Cas9技術成功糾正小鼠的凝血功能
    在諸如血友病等很多單基因疾病中，不同的突變往往會分散在特殊的基因中，而並不是一種單一的佔優勢的突變，因此研究人員就需要開發出一種載體能夠用於攜帶任何突變的患者；本文研究是一項概念性的驗證研究，研究者利用了通用的CRISPR/Cas9基因靶向方法來用於治療大部分特殊疾病的患者，就比如B型血友病，據美國CDC數據顯示，血友病在活產嬰中的發生率為5000分之一，兒在美國目前大約有2萬名血友病患者
  • 科學家建立一種基因表達動態示蹤的新技術
    該研究通過內源基因的啟動子驅動sgRNA（single-guide RNAs）表達，結合SPH-OminiCMV（CRISPR-activatorSuntag-P65-HSF1 and OminiCMV-mCherry）螢光報告系統，成功實現低豐度基因和lncRNAs(Longnon-coding RNAs)基因表達的動態示蹤。
  • 總是被忽視的sgRNA，才是CRISPR基因編輯實驗成功的關鍵
    Emmanuelle Charpentier和美國科學家Jennifer A.現代生物學已將CRISPR/Cas9系統廣泛應用在基因編輯領域，是繼鋅指核酸酶(zinc-finger nuclease, ZFN)、轉錄激活樣效應物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases, TALENs)等技術後最為重要的基因改造技術，可以在基因敲入、基因敲除、基因激活、
  • 從光到電,細胞基因表達調控更精準—新聞—科學網
    研究團隊開發了利用定製的生物電子設備可實時控胰島細胞的蛋白分泌系統，首次使用電信號直接來遠程調控哺乳動物細胞的基因表達。 「將細胞基因表達的調控從光遺傳學真正地推向電遺傳學，這是一個重大突破。」論文參與者、瑞士蘇黎世聯邦理工大學教授Martin Fussenegger團隊的前課題組組長、西湖大學生命科學學院研究員解明岐告訴《中國科學報》。
  • ...蛋白介導的CRISPR-Cas9系統可提高基因編輯效率,同時降低脫靶效應
    根據這些研究結果，他們成功地展示了更精確的基因編輯，並抑制了稱為脫靶效應的非預期基因缺失、插入或突變。抗CRISPR蛋白介導的細胞周期特異性Cas9激活系統，圖片來自Communications Biology, 2020, doi:10.1038/s42003-020-01340-2。雖然之前開發的方法報告了較少的與CRISPR技術相關的脫靶效應，但是這些研究人員表示，這些方法往往表現出較低的編輯效率。
  • 關注:「希望之光」——CRISPR技術
    作為近幾年大熱的一個全新的基因編輯技術，CRISPR與中國也頗有淵源。擁有「CRISPR之父」之稱的著名科學家張鋒是出生於中國河北石家莊的華裔科學家，更是當今最受關注的華裔生物學家之一。這位青年才俊出生於1982年，1993年隨父母移民美國愛荷華州得梅因市。
  • 2019國自然熱門寵兒——CRISPR/Cas9技術
    早在2013年，基因編輯 CRISPR/Cas9 技術就被《科學》列為年度十大科技進展之一，是發展最為迅猛的基因編輯技術，CRISPR/Cas9技術的優勢已經顯而易見，它不僅同時靶向多個靶點，切割效率高，而且設計簡單，簡明的鹼基互補設計原則，識別不受基因組甲基化影響，適應面廣。
  • CRISPR-Cas9基因編輯技術治療癌症、HIV等疾病研究進展
    根據美國國家衛生研究院（NIH）的說法，美國重組DNA顧問委員會（Recombinant DNA Advisory Committee，RAC）下周將審查賓夕法尼亞大學申請首次利用革命性的基因編輯技術CRISPR治療人類癌症的臨床試驗。利用CRISPR技術，科學家們能夠準確地切割靶DNA。