2017 CRISPR 基因编辑技术创新汇总

日期: 2017年12月26日


    

导读:CRISPR技术日新月异,研究人员不仅为这种精确且相对易于操作的基因编辑技术寻找新的应用,而且也在进一步的完善这种技术,赋予它更多新的功能。下面,赛业小编为您推荐“2017 CRISPR 基因编辑技术创新汇总”,详情如下:


CRISPR技术日新月异,研究人员不仅为这种精确且相对易于操作的基因编辑技术寻找新的应用,而且也在进一步的完善这种技术,赋予它更多新的功能,今年CRISPR引人注目的技术突破包括:


RNA编辑:


虽然人体很多疾病是来自于DNA,但是由于基因承载着生命最根源的信息,因此直接对DNA进行编辑会出现安全和伦理上的问题。而RNA编辑却不同,通过编辑RNA能暂时性的纠正DNA翻译的信息,让蛋白质接收到正确的信息,达到治疗的效果,这可能是更加有效的一种临床应用方式。


今年Broad研究院的张锋研究组将RNA编辑酶融合到靶向RNA的Cas蛋白中,这样研究人员就能编辑人体细胞中特定的核苷酸了,张锋研究组将这种方法称为RNA Editing for Programmable A-to-I replacement (REPAIR), 这一技术不仅可以用作研究工具,而且可作为由突变引发的疾病的临时治疗方法。


CRISPR这一明星技术在基因组DNA编辑方面发挥了许多重要的作用,虽然其主要应用于DNA,但一些新的研究已将它的范围扩展至RNA编辑。去年Nature Methods评选出的年度技术中就有将革命性的CRISPR基因编辑技术用来靶向RNA,其中的一大进展就是麻省理工张锋研究组关于能够靶向和降解RNA的一种RNA引导酶——C2c2(也被称为Cas13a)功能特征的研究。


在此基础上,张锋研究组在10月5日Nature杂志上又公布一项成果,证实了切割RNA的Cas13a酶能够特异性地降低哺乳动物细胞中的内源性RNA和报告RNA水平。并指出这种方法比RNA干扰(RNAi)的效率更高,能被用于抑制细胞RNA靶标,结合和富集感兴趣的RNA,以及通过序列特异结合对细胞内的RNA进行成像。


研究人员发现切割RNA的Cas13a酶,能够特异性地降低哺乳动物细胞中的内源性RNA和报告RNA水平。而且他们也指出与在细菌中不同的是,Cas13a在人细胞系中,仅仅只是靶向gRNA指定的RNA,细胞中所有其它的RNA保持完整。他们分离得到了Leptotrichia wadei的Cas13a酶,构建出了一种双质粒RNA靶向CRISPR系统,这一系统能在不同的质粒上表达导向RNA(gRNA)和Cas13a基因,其中Cas13a基因含有一种经过改造的核定位序列。在人细胞系中,这种CRISPR-Cas13a系统能高效地切割报告质粒中转录的RNA和三种内源性基因转录的RNA。


在CRISPR出现之前,RNAi是调节基因表达的理想方法。但是Cas13a一大优势就在于其具有更强的特异性,而且这种本身来自细菌的系统对哺乳动物细胞来说,并不是内源性的,因此不太可能干扰细胞中天然的转录。相反,RNAi利用内源性机制进行基因敲除,对本身的影响较大。


我们期待这一技术有一天可以用于治疗多种疾病。


人类胚胎基因编辑:


继2015年中山大学一个研究组首次编辑了人类胚胎的基因组之后,今年这一研究组又在活的人类胚胎中纠正了导致乙型地中海型贫血(β-地中海贫血)的单核苷酸突变,成功去除乙型地中海型贫血致病基因,为世界首创。

  

黄军就


这一胚胎细胞由实验室通过克隆技术培养,原取自乙型地中海型贫血患者的组织,并没有被移植到人体中。


碱基编辑是基因编辑技术 CRISPR 的进一步拓展,CRISPR 技术会对 DNA 产生破坏,当身体尝试修复时,会使一系列基因指令失效,而黄军就团队使用的“化学手术”副作用则要小很多。


在人类已知的遗传变异病症中,大约有三分之二为点突变,碱基编辑有能力直接进行修正,或者根据研究需要,复制出很多的致病突变。


纳米粒子递送:


尽管CRISPR-Cas的研究应用比比皆是,但在治疗上的应用存在一大挑战:安全有效的递送系统。


今年,麻省理工学院的研究人员研发出了一种CRISPR基因组编辑工具的新传递系统,能特异性修饰小鼠基因。这一系统利用纳米颗粒携带CRISPR组件,无需使用传统的病毒传递,研究人员利用这一系统,成功的在约80%的肝细胞中切除了基因,这是CRISPR在成年动物中取得的最佳成功率。


相关人员表示:“这项研究真正令人兴奋的是,我们证明了可以通过制造纳米颗粒,永久的特异编辑成年动物肝脏中的DNA。”


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