在過去的五年里，CRISPR-Cas9技術(shù)因它的簡(jiǎn)單性和低成本，引發(fā)了基因編輯領(lǐng)域變革。但是，盡管這項(xiàng)技術(shù)能夠可靠地發(fā)現(xiàn)和切割靶DNA序列片段，但是按照所希望的那樣修復(fù)這種切割是一種碰運(yùn)氣過程。當(dāng)目標(biāo)就是校正DNA中導(dǎo)致遺傳疾病的堿基變化時(shí)，高達(dá)50%的錯(cuò)誤率是一個(gè)特別不容忽視的問題。
如今，在一項(xiàng)新的研究中，美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校生物醫(yī)學(xué)工程教授Krishanu Saha領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種能夠讓這種修復(fù)不那么容易地出錯(cuò)的新方法。相關(guān)研究結(jié)果于2017年11月23日在線發(fā)表在Nature Communications期刊上，論文標(biāo)題為“Assembly of CRISPR ribonucleoproteins with biotinylated oligonucleotides via an RNA aptamer for precise gene editing”。
與標(biāo)準(zhǔn)的CRISPR技術(shù)相比，這種新方法將按照所希望的那樣精確地重寫DNA序列的概率提高了10倍。這些研究人員利用一種被稱作RNA適配子(RNA aptamer)的分子膠組裝一種完整的CRISPR修復(fù)工具包并將這種工具包運(yùn)送DNA切割位點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)這種更高的修復(fù)精準(zhǔn)度。
Saha說，“這種工具包不僅提供了分子剪刀，而且還提供了細(xì)胞修復(fù)這種DNA切割所需的正確模板。鑒于這種RNA適配子比較牢固，而且非常穩(wěn)定，我們所需的就是一下子將這種工具包運(yùn)送到細(xì)胞中的合適位置上。”
與現(xiàn)有技術(shù)相比，新方法還有其他的幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。首先，這種工具包僅含有非病毒試劑，這就簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過程，并降低了在未來開展遺傳手術(shù)臨床應(yīng)用時(shí)存在的安全性問題。其次，將一種RNA適配子添加到這種工具包中要比修飾Cas9蛋白更加容易，而且提供更大的靈活性。
論文第一作者、Saha實(shí)驗(yàn)室的研究生Jared Carlson-Stevermer說，“我們能夠?qū)?a class='keywords' target='_blank' href='http://www.buyu5683.com/product_t1_4_ca2767.shtml'>其他的生物分子添加到這種工具包中，就像是將一塊額外的樂高積木放入一種已經(jīng)存在的結(jié)構(gòu)中。”
一個(gè)這樣的例子是添加熒光標(biāo)記，這允許研究人員很容易地在一個(gè)細(xì)胞群體中鑒定出所有經(jīng)過精確編輯的DNA序列。Saha說，“通過尋找這些熒光標(biāo)簽，我們能夠?qū)崿F(xiàn)98%的準(zhǔn)確率。”
在這項(xiàng)新的研究中，這些研究人員利用這種新方法以顯著提高的保真度校正了源自一名龐貝氏癥(Pompe disease)患者的干細(xì)胞系中的一種特定突變。龐貝氏癥是由復(fù)雜的糖分子在器官和肌肉組織中堆積引起的一種罕見的遺傳性疾病。
Saha說，“這類遺傳手術(shù)并不缺乏候選的應(yīng)用對(duì)象，這是因?yàn)橛猩先f種疾病是由較小的序列差錯(cuò)造成的，而這種新方法能夠修復(fù)這些錯(cuò)誤。我們的下一個(gè)目標(biāo)是在動(dòng)物模型中測(cè)試這種方法，并且努力重寫更長(zhǎng)的DNA片段。”
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