推荐活动

分子诊断论坛

大神又放大招!“跳跃基因”取代Cas,开启基因编辑新篇章!

首页 » 《转》译 2019-06-14 转化医学网 赞(2)
分享: 
导读
近日,有着“CRISPR之父”之称的张锋教授及其团队发布了一种新型CRISPR工具,利用被忽略的跳跃基因(即转座子)将治疗基因插入靶基因组,实现了不切割DNA前提下的基因编辑!


近日,有着“CRISPR之父”之称的张锋教授及其团队发布了一种新型CRISPR工具,利用被忽略的跳跃基因(即转座子)将治疗基因插入靶基因组,实现了不切割DNA前提下的基因编辑!而且该工具在大肠杆菌中的实验成功率达到了80%!

CRISPR/Cas技术自问世以来,在短短两三年之内成为了生物科学领域最炙手可热的研究工具。该技术精准、廉价、易于使用,且功能强大,因此被科学家们寄予厚望。但是,该工具需切割DNA方能实现基因编辑,因而往往伴随着意料之外、难以估量的疾病风险,导致CRISPR/Cas始终难以应用至人类患者。

近日,有着“CRISPR之父”之称的张锋教授及其团队发布了一种新型CRISPR工具,利用被忽略的跳跃基因(即转座子)将治疗基因插入靶基因组,实现了不切割DNA前提下的基因编辑!而且该工具在大肠杆菌中的实验成功率达到了80%!

切割带来的麻烦——CRISPR/Cas发展的瓶颈

CRISPR/Cas系统是一种原核生物的免疫防御系统,用来抵抗外来遗传物质的入侵,同时为细菌提供了获得性免疫。而当CRISPR/Cas作为基因编辑工具时,可通过切割靶基因组去除靶基因组中的有害基因或将其替换为健康基因。该过程的一个重要步骤是对靶基因组的切割,这是打破靶基因组原有生态的重要损伤性操作,一旦脱靶或替换不及,极易引发严重疾病风险。不幸的是,在CRISPR/Cas操作过程中,这两种情况屡见不鲜,这也成为了CRISPR/Cas发展的瓶颈。靶基因组的切割这一步骤当真没办法避免吗?若是要删除问题基因当然免不了切割,那替换可不可以不损伤基因组呢?

跳跃基因——靶基因组“免挨刀”的契机

在CRISPR/Cas系统中,只要定位准确,想要删除相应的DNA片段并不难,但是想要用健康基因替换靶基因却没有想象中的简单。因为我们体内存在一套“DNA修复系统”,当DNA受损时,该系统就会激活,启动相应的修复反应,而CRISPR携带的健康基因需要靠同源重组才能结合到靶基因组中。这就意味着健康基因与靶基因组的整合面临来自机体本身的强大阻力,导致整合效率低下,甚至被完全压制,没有任何效果。另一方面,若是DNA修复系统占上风,并不代表靶基因组就可以恢复如初,其更有可能变成可以耐受DNA的损伤的问题基因,严重增加了疾病风险。也就是说,只切割却替换不良,会带来更大的麻烦。想要避免这一问题,最好的办法就是——不切割。

只替换不切割?怎么实现呢?研究人员注意到了一种被长期被忽略的遗传因子——转座子。转座子可以从原位上单独复制或断裂下来,环化后插入另一位点,并对其后的基因起调控作用,整个过程,不需要外力对DNA进行切割!只要加以引导和控制,这就有望成为基因编辑的绝佳工具!


CAST模型

CAST介导大肠杆菌的基因插入

研究人员建立了一种CRISPR相关转座酶——CAST,将转座酶与CRISPR效应蛋白Cas12k相关联。Cas12k不具备活性核酸内切酶功能,与DNA只结合不剪切,负责定位靶基因组,而转座酶则可以将基因片段直接插入靶位点,完全免除了对靶基因组的切割步骤。研究人员在大肠杆菌中测试了CAST系统的功能,结果非常惊艳,插入成功率高达80%!相较于经典CRISPR/Cas系统相应编辑1%的成功率,这是质的飞跃!也就是,CAST系统不仅让靶基因组“免挨刀”,还极大提高了基因编辑的成功率!

当然,没有百分百的成功率意味着还是存在脱靶的风险,而一次脱靶对患者可能造成的具体风险尚需确认,因此,CAST系统需要在更复杂的生物中进一步验证其作用,提高其准确性亦刻不容缓。总而言之,CAST系统的开发是CRISPR技术的一大进步,有望开启基因编辑的新篇章,我们期待有更多好消息传来。(转化医学网360zhyx.com)

参考文献:

Jonathan Strecker,et al.RNA-guided DNA insertion with CRISPR-associated transposases.Science  06 Jun 2019.


往期精彩推荐

基于CRISPR基因编辑技术的永久性心脏病预防针

CRISPR领域先驱David Liu开发新方法

盘点|CRISPR基因编辑技术研究进展



第三届现代临床分子诊断研讨会

作为临床分子诊断领域重要学术研讨会,CMDF旨在为生物医学领域的专家、青年学者和企业精英提供一个交流平台。延续前两届 “讲述自己故事,创新分子诊断” 的大会主题,CMDF的与会者将能够充分交流学术意见,勇于碰撞思想火花,积极探讨生物标记物、诊治靶分子筛选、基因检测、微组学诊断、分子病理、医疗大数据、人工智能、新型诊断开发、疾病特异性分子诊断、生物标记物的药物研发、市场与法规等领域的关键问题。

第三届现代临床分子诊断研讨会,诚邀您来!


(识别二维码报名,6月30日前报名半价!)


评论:
评 论
共有 0 条评论

    还没有人评论,赶快抢个沙发