添加的RNA片段可以将CRISPR的精确度提高50倍
杜克大学的生物医学工程师已经开发出一种方法,可以将CRISPR基因组编辑技术的准确性平均提高50倍。他们相信它可以很容易地转换为任何编辑技术不断扩展的格式。
该方法为引导RNA添加了短尾,其用于鉴定用于编辑的DNA序列。这种添加的尾部向后折叠并与其自身结合,形成“锁定”,只能被靶DNA序列解除。
该研究于4月15日在线发表在Nature Biotechnology杂志上。
“CRISPR通常具有令人难以置信的准确性,但有一些例子表明了脱靶活动,因此在整个领域对增加特异性有广泛的兴趣,”杜克大学生物医学工程鲁尼家族副教授Charles Gersbach说。“但到目前为止提出的解决方案不能在不同的CRISPR系统之间轻松转换。”
CRISPR / Cas9是一种防御系统,细菌用于靶向和切割入侵病毒的DNA。虽然第一个被设计用于人体细胞的CRISPR技术源自一种名为化脓性链球菌的细菌,但更多的细菌物种带有其他形式。
该领域的科学家花了数年时间寻找具有所需特性的新CRISPR系统,并不断添加到CRISPR库中。例如,一些系统较小并且能够更好地适合病毒载体内部以递送至人细胞用于基因治疗。但无论他们的个人能力如何,所有人都有时会产生不必要的遗传编辑。
CRISPR系统的一个共同特性是它们使用RNA分子作为指导,其位于基因组中的靶DNA序列上。一旦指导RNA找到其互补的基因序列,Cas9酶就像剪刀一样在DNA中切割,促进基因组序列的改变。但是因为每个归巢序列只有20个核苷酸长,而人类基因组含有大约30亿个碱基对,所以需要排序很多,并且CRISPR有时会出现错误,序列中有一个或两个碱基对缺乏完美。
提高CRISPR准确性的一种方法是需要两个Cas9分子结合到相同DNA序列的相对侧上,以进行完全切割。虽然这种方法有效,但它会给系统增加更多部件,增加其复杂性并使其更难交付。
另一种方法是对Cas9蛋白进行基因工程改造,使其不那么精力充沛,因此不太可能跳枪并犯错误。虽然这也显示出有希望的结果,但是这种类型的蛋白质工程是费力的,并且这种努力对于每个CRISPR系统是特异性的。
“看起来几乎每周都会发现一种新的CRISPR系统,它具有某种独特的性质,使其对特定的应用非常有用,”Gersbach说。“每当我们发现新的CRISPR蛋白质以使其更准确时,进行广泛的重新设计并不是一个简单的解决方案。”
“我们专注于不添加更多部件的解决方案,并且对于任何类型的CRISPR系统都是通用的,”负责该项目的Gersbach实验室的博士生Dewran Kocak说。“所有CRISPR系统的共同点是指导RNA,这些短RNA更易于设计。”
Gersbach和Kocak的解决方案是将引导RNA延伸多达20个核苷酸,使其折叠回自身并结合到原始指导RNA的末端,形成发夹形状。如果在针对潜在切割进行仔细检查的DNA序列中即使单个碱基对不正确,也会产生一种非常难以置换的锁定。但是因为指导RNA更喜欢与DNA而不是自身结合,DNA的正确组合仍然能够打破锁定。
“我们能够对锁的强度进行微调,以便指导RNA在达到正确匹配时仍能正常工作,”Kocak说。
在该论文中,Kocak和Gersbach表明,这种方法可以将来自四种不同细菌菌株的五种不同CRISPR系统的人体细胞切割的准确度平均提高50倍。在一个案例中,改善上升到200多倍。
“这是一个非常简单的想法,尽管Dewran完成了数年的研究,以证明它的工作方式与我们认为它的工作方式一致,”Gersbach说。“这是一个很好的,优雅的解决方案,可以摆脱脱靶活动。”
展望未来,研究人员希望能够看到这种方法可以使用多少种不同的CRISPR变体,并完整地深入表征锁定机制如何工作以查看CRISPR变体之间是否存在差异。由于这些实验是在培养的细胞中进行的,研究人员迫切希望看到这种方法在实际动物疾病模型中如何提高CRISPR的准确性。
推荐内容
-
辟谣:喝醋能软化血管吗?看看真相是什么
生活中我们经常会听见各种各样的流言,但是只要我们用心去思考和辨认其实 不难发现这些谣言有很多破绽。所以今天,小编照常给大家辟谣一则
-
今天上午民警连办23张身份证男女全部都姓“朱” 原因令人万万
居民身份证,分为实卡身份证和EIDCard(电子身份证),是用于证明持有人身份的一种法定证件。据最新消息显示,近日就有一则关于民警连办23张
-
吃生鱼片后真的会感染寄生虫吗?你了解多少
日常生活中我们经常会听到各种各样的坊间流言。然而很少人去求证这些流言的真实性,久而久之就变成了真事。在这里,小编必须提醒大家,...
-
打喷嚏的方式透露哪些性格
今天也是照常给大家说说心理方面的常识。很多人提到心理这两个字是没有概念的,以为这个东西是不需要去在意的。其实不然,随着科学知识...
-
研究可能有助于对抗致命的胃肠道感染梭状芽孢杆菌
来自加利福尼亚大学欧文分校和哈佛大学的研究人员已经发现艰难梭菌毒素B(TcdB)如何识别人类卷曲蛋白,这是一种用于侵入肠道细胞并导致致命
-
羊奶、驼奶比牛奶更有营养?一起来看
日常生活中我们经常会听到各种各样的坊间流言。然而很少人去求证这些流言的真实性,久而久之就变成了真事。在这里,小编必须提醒大家,...
-
心理知识:男生留指甲是什么心理
社会的发展越来越快,大家现在也慢慢开始关注一个人的心理健康。因为外界事物的巨大变化,很多人跟不上变化的脚步就会产生心理落差感从...
-
心理知识:有钱人哭穷是什么心理
日常生活中,我们会发现一个高情商的人是很受欢迎的。那么如何做一个情商高的人呢?其实只要懂得一点心理观察,善于捕捉一些细节,我们...
-
葡萄干含促干剂,真不能吃了?真实情况是怎样
生活中我们经常会听见各种各样的流言,但是只要我们用心去思考和辨认其实 不难发现这些谣言有很多破绽。所以今天,小编照常给大家辟谣一则
-
当脂质遇到激素植物对复杂压力的回应
与动物不同,当事情变糟时,植物不会逃跑。这可能是天气变化或毛虫开始慢慢地在树叶上咀嚼。相反,他们使用复杂的扩展图标激素系统改变...