用CRISPR-Cas9插入末端修饰的DNA片段可获得最高效率

伊利诺伊大学的研究人员使用CRISPR-Cas9基因编辑系统实现了将基因插入人细胞的最高报道率，这是将CRISPR用于临床基因治疗应用的必要步骤。

通过化学调节待插入DNA的末端，新技术的效率是当前方法的五倍。研究人员发现，在人类肾脏细胞系中测试的各个遗传部位的情况都得到了改善，甚至看到一个部位的插入率达到了65%，而之前的最高水平为15%。

在化学和生物分子工程教授赵慧敏的带领下，研究人员在《自然化学生物学》杂志上发表了他们的工作。

研究人员发现，CRISPR是关闭或“敲除”基因的有效工具。但是，在人类细胞中，插入或“敲入”基因并不是一种非常有效的方法。

为了寻找提高效率的方法，Zhao的小组研究了13种不同的方法来修饰插入的DNA。他们发现，DNA末端的微小变化增加了插入的速度和效率。负责伊利诺伊州卡尔·R·沃斯基因组生物学研究所生物系统设计主题的赵说：“一种好的敲入方法对于基因治疗应用和研究基因功能的基础生物学研究都很重要。”“采用敲入法，我们可以在任何基因上添加标签，研究其功能，并查看基因表达如何受到癌症或染色体结构变化的影响。或者在基因治疗应用中，如果某人患有由癌症引起的疾病，缺失的基因，我们希望能够插入它。”

然后，研究人员测试了使用CRISPR-Cas9精确靶向插入的特定位点，将不同大小的末端修饰的DNA片段插入基因组中的多个点。他们发现，即使插入较大的DNA片段(这是最难插入的片段)，效率也提高了2至5倍。

我们推测效率提高了很多，因为对末端的化学修饰稳定了我们插入的DNA。通常，当您尝试将DNA转移到细胞中时，它会被从末端吞噬掉的酶降解。我们认为我们的化学添加剂可以保护末端。更多的DNA进入细胞核，并且DNA更加稳定，所以这就是为什么我认为它更有可能被整合到染色体中。”

赵慧敏，伊利诺伊大学化学与生物分子工程教授

赵的研究小组已经在基因功能研究中使用该方法标记必需基因。他们故意使用现成的化学物质来修饰DNA片段，以便其他研究团队可以将相同的方法用于自己的基因研究。

“我们过去已经开发了很多敲入方法，但是我们从未想过仅使用化学试剂来增加我们想要插入的DNA的稳定性，”赵说。“这是一个简单的策略，但是有效。”

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