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新型基因編輯工具完成”精準“編輯

來源:作者:人氣:-發表時間:2019-06-18 10:48:00【
在最近一項研究中,哥倫比亞大學的一項新發現可以解決當前基因編輯工具(包括CRISPR)的一個主要缺點,并為基因工程和基因治療提供了一種強有力的新方法。
他們的新技術稱為INTEGRATE,即利用細菌跳躍基因將任何DNA序列準確地插入基因組而不切割DNA。目前的基因編輯工具依賴于切割DNA,但這些切割可能導致錯誤的發生。
相關結果發表在最近的《Nature》雜志上。
“與引入DNA斷裂并依賴細胞來修復斷裂的機制不同,INTEGRATE直接在基因組中的精確位置插入用戶定義的DNA序列,這是分子生物學家幾十年來一直尋求的能力,”作者說道。
使用INTEGRATE系統整合RNA引導DNA的假設模型
使用INTEGRATE系統整合RNA引導DNA的假設模型
使用當前工具編輯單元格的基因組就像使用文字處理器編輯一個巨大的文檔。通常,研究人員希望在一個特定的DNA堿基序列上做一個小的改變,使基因組的其余部分保持不變。目前最好的工具,使用來自一種細菌CRISPR-Cas系統的組件構建,以特定序列切割DNA分子的兩條鏈。
但切割的完成僅僅是起點,實際的“編輯”是由細胞自身的DNA修復機制完成的,實踐中,細胞通常使用研究人員提供的DNA序列來填補空白。
然而,依靠細胞的修復機械有很大的局限性。許多細胞不正確地修復DNA斷裂或在過程中引入錯誤,并且其他細胞甚至可能不具有必要的修復機制。此外,DNA斷裂會引發DNA損傷反應,進而可能產生其他不良反應。
在最近的這一研究中,Sternberg和他的學生發現轉座子整合到細菌基因組中的特定位點,而不需要通過將DNA切割。重要的是,酶(整合酶)插入DNA的位點完全由其相關的CRISPR系統控制。
研究人員利用這一發現創建了一種基因編輯工具,可以編程將任何DNA序列插入細菌基因組的任何位點。與CRISPR一樣,整合酶通過指導RNA找到合適的位點。
通過重新編程指導RNA,Sternberg和他的學生能夠精確控制供體DNA整合的位置。通過用其他DNA有效載荷替換轉座子序列,它們可以將長達10,000個堿基的序列插入細菌基因組中。因此,與其他基于整合的編輯工具不同,INTEGRATE技術是迄今為止研究的第一個完全可編程的插入系統。
原始出處:
Sanne E. Klompe, Phuc L. H. Vo, Tyler S. Halpin-Healy & Samuel H. Sternberg. Transposon-encoded CRISPR–Cas systems direct RNA-guided DNA integration. Nature (2019) https://doi.org/10.1038/s41586-019-1323-z
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此文關鍵字:基因編輯工具 INTEGRATE
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