Nat Commun:新型CRISPR-Cas9變體可提高基因編輯的安全性和有效性

2021-01-10 生物谷

2020年12月4日訊/

生物谷

BIOON/---在一項新的研究中，來自美國密西根大學醫學院的研究人員發現，使用一種新的修復DNA的CRISPR-Cas9變體將會改善備受吹捧的CRISPR-Cas9工具的安全性和有效性。相關研究結果近期發表在Nature Communications期刊上，論文標題為「MiCas9 increases large size gene knock-in rates and reduces undesirable on-target and off-target indel edits」。

miCas9設計示意圖，圖片來自Nature Communications, 2020, doi:10.1038/s41467-020-19842-2。

論文共同通訊作者、密西根大學醫學院心血管中心內科、心臟外科、生理學、藥理學和藥物化學教授Y. Eugene Chen博士解釋說，這兩個關鍵問題---安全性和有效性---是繼續阻礙CRISPR-Cas9基因編輯發揮其全部臨床潛力的原因。另外兩名論文共同通訊作者為密西根大學醫學院的Jifeng Zhang和Jie Xu。

這種新的CRISPR-Cas9變體提高了將基因或DNA片段插入到基因組的精確位置時的效率，即所謂的敲入（knocking in）。它還降低了基因編輯時經常發生的鹼基對的意外插入或缺失（insertions or deletions, indels）率。

這三名論文共同通訊作者在論文中寫道，「我們將這種變體命名為精細整合Cas9（meticulous integration Cas9, miCas9），以反映其非凡的能力：能夠進行最大程度的整合，同時發生最小程度的indels，此外，這一命名也是為了表明它是在密西根大學（University of Michigan）開發的。它為基因編輯提供了一個『一石三鳥』的工具。」（生物谷 Bioon.com）

參考資料：1.Linyuan Ma et al. MiCas9 increases large size gene knock-in rates and reduces undesirable on-target and off-target indel edits. Nature Communications, 2020, doi:10.1038/s41467-020-19842-2.

2.Advancing gene editing with new CRISPR/Cas9 variant
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/mm-u-age120320.php

相關焦點

  • Science子刊:基因編輯工具CRISPR-Cas9遭遇新挫折!新研究揭示它可...
    圖片來自CRISPR-Cas9是一種在過去十年中開發的基因編輯技術。它切割出基因組中不需要的部分，並插入新的DNA片段。人們已經進行了許多研究來測試這種技術，以期有一天可以將它用於修復導致疾病的遺傳缺陷。有關脫靶編輯的報導阻礙了這一目標的實現，這導致了旨在阻止脫靶編輯的新研究。在這項新的研究中，這些研究人員發現這種技術還可以導致大量不想要的DNA重複。
  • CRISPR-Cas9基因編輯技術:熱度背後的冷思考
    近年來，CRISPR/Cas9基因編輯技術正在給整個科研界帶來革命性變化，該技術使用CRISPR系統將Cas9蛋白和嚮導RNA注入小鼠受精卵，就能輕鬆實現基因敲除，同時，注入Donor DNA則可實現基因敲入，甚至國際著名學術期刊Genome Biology有文章指出這項新技術將很快取代使用胚胎幹細胞的基因修飾，看起來小鼠胚胎幹細胞基因修飾技術的終結不可避免。
  • Nat Commun:新型CRISPR方法鑑定出弓形蟲在宿主體內存活的關鍵基因
    這項研究提供了一種靈活的新方法，可用於擴大CRISPR篩選的使用範圍。這種方法還允許在小鼠體內同時測試弓形蟲的數百個基因，從而極大地減少了所使用的研究動物的數量。用於CRISPR篩選的通用文庫生成CRISPR篩選是鑑定基因功能的極其有效的方法。通過使用嚮導RNA（gRNA），特定基因被靶向「敲除」。
  • ...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
    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。論文通訊作者、廣島大學生物醫學與健康科學研究生院教授Wataru Nomura說，「我們的目標是開發出避免脫靶效應的方法，脫靶效應是基因組編輯領域最具挑戰性的問題之一。我們的方法是一箭雙鵰。我們可以同時提高基因組編輯的精確性和抑制脫靶效應。」
  • 第11期 CRISPR/Cas9基因編輯技術(包含Base editor技術)學習班通知
    目前，CRISPR/Cas9系統已經廣泛用於對哺乳動物細胞，細菌，斑馬魚，小鼠，豬，猴的基因編輯。本學習班將詳細講解CRISPR/Cas9基因編輯工具原理，操作流程，理論結合實踐，將讓大家詳細了解到具體如何利用CRISPR/Cas9技術構建基因修飾動物等。學習班將為相關科研工作人員和興趣愛好者提供了很好的培訓資源。
  • 第12期 CRISPR/Cas9基因編輯技術(包含Base editor技術)學習班通知
    目前，CRISPR/Cas9系統已經廣泛用於對哺乳動物細胞，細菌，斑馬魚，小鼠，豬，猴的基因編輯。本學習班將詳細講解CRISPR/Cas9基因編輯工具原理，操作流程，理論結合實踐，將讓大家詳細了解到具體如何利用CRISPR/Cas9技術構建基因修飾動物等。學習班將為相關科研工作人員和興趣愛好者提供了很好的培訓資源。
  • Genome Res:加強版CRISPR-Cas9:可更精準編輯基因!脫靶效應大大降低!
    2018年2月7日訊 /生物谷BIOON /——基因療法是治療基因突變導致的疾病的一種新型策略。一種基因療法涉及使用基因編輯技術CRISPR-Cas9直接修復缺陷基因。儘管它具有治療潛力，但是也會導致不想要的甚至是有害的基因錯誤，因而限制了它的臨床應用。
  • CRISPR-Cas9基因編輯系統在靈長類中不會導致明顯的脫靶效應
    CRISPR-Cas9基因編輯系統已被廣泛應用於生物和醫學研究，研究人員正在嘗試利用這一系統進行人類疾病的基因治療。然而，CRISPR-Cas9系統在臨床前的安全性卻缺少全面的評估。之前有研究表明，CRISPR-Cas9系統在小鼠中會造成大量脫靶突變。
  • Science子刊:CRISPR-Cas9基因編輯可以永久摧毀癌細胞,不再複製
    CRISPR-Cas9基因編輯有潛力永久破壞腫瘤存活的基因，其可以克服傳統癌症治療的重複給藥的限制，提高治療效果，並且需要較少的處理。因此，開發高效、安全的非肝組織傳遞系統仍然是CRISPR編輯治療翻譯的重要缺失環節。該研究描述了一種安全有效的脂質納米顆粒（LNP），用於使用新型氨基離子化脂質的Cas9 mRNA和sgRNA的傳遞。為了研究使用該技術治療癌症的可行性，研究人員選擇了兩種最致命的癌症：成膠質細胞瘤和轉移性卵巢癌。
  • 前瞻基因產業全球周報第98期:華大基因闢謠「基因編輯58個嬰兒...
    對此，華大基因在官方微博發布闢謠聲明，稱「基因庫江蘇運營中心」並不存在，「基因編輯58個嬰兒」等與現實情況完全不符，公司已經向國家網信辦及司法機關進行舉報和報案。新「基因剪刀」可切除免疫缺陷病毒基因美國科學家已成功從非人類靈長類動物的基因組中編輯了SIV(猴免疫缺陷病毒，與人類免疫缺陷病毒HIV密切相關，即愛滋病的病因)。
  • 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...
    科學家實現一次編輯多個基因組片段基於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。
  • 首次利用CRISPR/Cas9基因組編輯系統在體內...
    他們開發出一種基於脂質納米顆粒的新型遞送系統，該遞送系統專門針對癌細胞，並通過基因操縱破壞它們。這種稱為CRISPR-LNP的遞送系統攜帶一種編碼Cas9的信使RNA（mRNA），其中Cas9作為分子剪刀切割細胞中的DNA。
  • 新型冠狀病毒肺炎流行期間非免疫規劃疫苗延遲接種安全性和有效性...
    2019年12月以來，我國各地陸續發生新型冠狀病毒肺炎疫情[1]。受到疫情影響，兒童疫苗接種可能出現延遲，具體疫苗延遲接種的安全性和有效性問題亟待釋疑。中華預防醫學會兒童保健分會組織專家通過檢索國內外文獻，及時發布了"新型冠狀病毒肺炎流行期間免疫規劃疫苗延遲接種安全性和有效性分析及接種建議"[2]。
  • Nat Genet:利用CRISPR/Cas9讓番茄植物更早開花結果
    2016年12月11日/生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自美國冷泉港實驗室（CSHL）的一個研究團隊利用一種簡單而又強大的調整兩種流行的番茄植物品種中的基因的CRISPR/Cas9基因組編輯方法，開發出一種快速的方法使得它們比當前的商業品種早兩個星期開花和結出成熟的果實。
  • Nature:操縱Cas9的REC3結構域可大幅降低CRISPR-Cas9的脫靶效應
    2017年9月22日/生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自美國加州大學伯克利分校、麻省總醫院、哈佛醫學院和勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員鑑定出Cas9蛋白中的一個關鍵區域決定著CRISPR-Cas9如何精準地對靶DNA序列進行編輯，對它進行微調可產生超精準的基因編輯器，並且使得該基因編輯器的脫靶切割（off-target cutting）
  • 通過CRISPR / Cas9去沉默沉默的基因
    控制細胞中基因表達的能力使科學家能夠理解基因功能並操縱細胞命運。最近，科學家開發了一種名為CRIPSR / Cas9的革命性基因編輯工具，該工具採用細菌自然使用的系統來防禦病毒。該工具允許科學家精確添加，刪除或替換DNA的特定部分。CRISPR / Cas9是迄今為止最有效，最便宜和最簡單的基因編輯工具。然而，科學家尚未設法有效地利用它來激活細胞中的基因。
  • 醫學突破的先鋒——CRISPR介導的HeLa細胞基因編輯|源井生物
    在HeLa細胞系中進行基因編輯可以產生單個或多個基因敲除，正確的突變或插入報告基因轉基因。這些經過基因組編輯的HeLa細胞系將提供給研究人員用於研究癌症，癌症治療，細胞死亡，功能基因組學，信號通路，藥物研發，藥物反應和細胞治療。
  • 基因編輯技術發明者為何能獲諾獎?這項技術的講究和用途,請出浙江...
    這兩位是基因編輯技術CRISPR/Cas9的發明者：法國和美國科學家埃曼紐爾·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和詹妮弗·杜德納（Jennifer Doudna），獲獎理由是「開發了一種基因編輯技術」。兩人將獲得1000萬瑞典克朗獎金（約合760萬人民幣）。
  • 新加坡評估美國莫德納疫苗,安全性和有效性
    莫德納公布的臨床試驗初步數據顯示，公司研發的冠病疫苗有效性將近95%，比輝瑞疫苗的90%還高。而且可在攝氏2到8度的一般冷藏溫度中保存30天；在零下20度的溫度中保存6個月。莫德納的數據備受關注，並增加人們對於疫苗可以幫助終結疫情的信心。 如果一切順利，首批疫苗最早可在本月運抵新加坡，不願透露新加坡將取得的疫苗數量。
  • CRISPR女神Nature發表高保真Cas9最新成果
    ，來源於釀膿鏈球菌的SpCas9被廣泛應用於定點編輯各種細胞、動物以及植物。利用單分子螢光共振能量轉移技術，作者發現了減少脫靶的SpCas9重要結構域REC3，並在此基礎上設計出了高精確性的Cas9變體，稱為「HypaCas9」，在細胞中證實其具有基因組範圍高度特異性，且不降低靶向切割效率。