基因组编辑在小鼠细胞中进行高效的CRISPR实验

为了使用CRISPR-Cas9系统切割基因，研究人员必须设计一个与靶基因DNA相匹配的RNA序列。大多数基因具有数百个这样的序列，在基因组中具有不同的活性和独特性。因此，手工难以实现对最佳序列的搜索。新的“CrispRGold”计划帮助科学家确定最有效和特异的RNA序列。它是由亥姆霍兹联合会(MDC)MaxDeldelbrück分子医学中心的Klaus Rajewsky教授领导的一组研究人员设计的，现在在PNAS期刊中有描述。。该团队还开发了一种新的小鼠模型，该模型已携带Cas9蛋白。将该小鼠模型与可靠的RNA序列组合使得原代细胞中的基因有效失活。这使研究人员能够发现参与免疫细胞调节的新基因。

对于许多分子生物学家来说，CRISPR-Cas9系统的发现标志着研究的一个新的里程碑：最后，基因组DNA可以高效率和高精度地切割，使基因能够被禁用，修饰或重新引入。这仅需要来自遗传物质的RNA片段，其将Cas9蛋白质剪刀带到待切割的DNA中的点。这个RNA片段，称为sgRNA(单指导RNA)，含有20个与基因组靶位点互补的RNA字母序列，科学家们迄今必须通过手工或各种在线工具进行费力的选择。在某些情况下，当时不确定sgRNA是否会将Cas9基因剪刀带到正确的位置或基因组中相似但不需要的位置以及sgRNA效率是否高。

由Klaus Rajewsky教授领导的MDC研究小组的博士生Robin Graf撰写的新“CrispRGold”计划使得禁用特定基因变得更加容易。

该程序搜索确定的DNA靶序列以鉴定切割的最佳位置，并提示遗传物质中独特的sgRNA序列，因此仅将Cas9蛋白递送至所需的点。然后，Cas9可以剪断基因，使其停止运作。该算法基于实验数据以及序列的唯一性和其他性质。

与他的同事Van Trung Chu博士一起，Graf在某些白细胞上测试了该系统在小鼠中，B细胞。这些细胞不能长时间培养，因为它们不能在自然环境之外存活很长时间。因此，必须在尽可能多的细胞中快速停用基因以研究它们的功能。Chu通过培育遗传修饰的小鼠系列来实现这一目标，这些小鼠产生大量但耐受良好的Cas9基因剪刀。研究人员随后从这些小鼠中分离出B细胞，并将针对个体基因特异性的sgRNA传递给这些细胞。格拉夫表示，具有高重现性，使用CrispRGold设计的sgRNA在平均80%的细胞中破坏了目标基因 - “这是一个很好的比率”。“在这种低通量实验中，高效率和低错误率是绝对必要的。”

研究人员使用他们的新方法来鉴定许多以前未知的参与B细胞发育的基因。CrispRGold计划现在将在线提供，以供全球科学家使用：“该计划可以很容易地用于来自各种生物体的其他类型的细胞。它也可能与临床应用相关 - 它处理序列作为一项高度优先的独特性，从而最大限度地降低了可能不必要的基因修饰的风险，这必须在基因治疗中不惜一切代价，“格拉夫说。CrispRGold预计将于2016年11月在http://crisprgold.mdc-berlin.de上发布。

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