原始編輯可進(jìn)行精確的基因編輯且不會(huì)造成附帶損害
科學(xué)家說(shuō)，最新的基因編輯技術(shù)，即主要的編輯技術(shù)，擴(kuò)展了“遺傳工具箱”，可以更精確地創(chuàng)建疾病模型和糾正遺傳問(wèn)題。
佐治亞醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家僅在第二篇發(fā)表的關(guān)于素編輯的小鼠模型研究中報(bào)道，素編輯和傳統(tǒng)的CRISPR都成功地關(guān)閉了涉及平滑肌細(xì)胞分化的基因，從而有助于增強(qiáng)器官和器官的力量和運(yùn)動(dòng)。血管。
但是，主要編輯僅剪切雙鏈DNA的單鏈。CRISPR進(jìn)行雙鏈切割，可能會(huì)殺死細(xì)胞，并在工作位點(diǎn)以及整個(gè)基因組中隨機(jī)產(chǎn)生意外編輯，基因組編輯，分子生物學(xué)家約瑟夫·米亞諾(Joseph Miano)博士和醫(yī)學(xué)博士J.哈羅德·哈里森(J. Harold Harrison)說(shuō)， MCG血管生物學(xué)中心的杰出血管生物學(xué)教授。
Miano談到主要編輯時(shí)說(shuō)：“實(shí)際上，它比傳統(tǒng)的CRISPR復(fù)雜度和精確度要低?！笔聦?shí)上，其組成要比改變游戲規(guī)則的基因編輯工具CRISPR少。
Miano是2013年使用CRISPR改變小鼠基因組的第一批科學(xué)家之一。兩名科學(xué)家因其具有9年歷史的CRISPR被授予2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，該技術(shù)能夠快速開(kāi)發(fā)動(dòng)物模型以及具有治愈鐮刀狀細(xì)胞等遺傳疾病的潛力，并有可能減少諸如環(huán)境和遺傳因素在起作用的癌癥等疾病所造成的破壞。
原始編輯是最新的基因編輯技術(shù)，MCG科學(xué)家在《基因組生物學(xué)》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們能夠使用它來(lái)去除平滑肌組織中的基因表達(dá)，這說(shuō)明原始編輯具有創(chuàng)建細(xì)胞特異性基因敲除小鼠的能力。血管生物學(xué)中心的分子生物學(xué)家Xiaochun Long博士說(shuō)，廣泛的育種工作可能無(wú)法得出精確的模型。Miano和Long是這項(xiàng)新研究的通訊作者。
Long，Miano和他們的同事使用傳統(tǒng)的CRISPR進(jìn)行了比較研究，并對(duì)基因Tspan2或tetraspan-2(存在于細(xì)胞表面的一種蛋白質(zhì))進(jìn)行了初步編輯。早就早就發(fā)現(xiàn)Tspan2是平滑肌細(xì)胞分化中最突出的蛋白質(zhì)，并且可能在心血管疾病中發(fā)生了突變。她還確定了培養(yǎng)細(xì)胞中該基因的調(diào)控區(qū)。但是，尚不清楚該調(diào)控區(qū)在小鼠中是否重要。
他們使用CRISPR在Tspan2啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)的DN**段中產(chǎn)生了微妙的變化，在這種情況下為三堿基變化，這是使基因控制區(qū)域失活的標(biāo)準(zhǔn)方法。DNA具有四個(gè)堿基對(duì)-腺嘌呤，胞嘧啶，鳥(niǎo)嘌呤和胸腺嘧啶-它們以不同的組合配對(duì)以組成我們，并且改變了基因編輯工具。
CRISPR在DNA中產(chǎn)生了一條雙鏈斷裂，經(jīng)過(guò)三堿基改變，Tspan2基因在小鼠的主動(dòng)脈和膀胱中不再打開(kāi)。
然后，他們使用主要編輯功能進(jìn)行單鏈斷裂或切口切割，以及單堿基改變(就像我們體內(nèi)發(fā)生的大多數(shù)基因突變一樣)，發(fā)現(xiàn)這種微妙的改變也使Tspan2基因關(guān)閉了主動(dòng)脈和膀胱，但沒(méi)有CRISPR的附帶損害。
Miano說(shuō)：“我們正在嘗試對(duì)單個(gè)核苷酸變化可能發(fā)生的情況進(jìn)行建模。” “我們問(wèn)了一個(gè)問(wèn)題，我們是否要摻入單堿基取代，如果僅作一個(gè)堿基改變，Tspan2表達(dá)會(huì)發(fā)生什么變化?答案是它與傳統(tǒng)CRISPR編輯的作用相同：它殺死了基因的表達(dá)。”
但是也存在重要的差異。使用CRISPR，他們發(fā)現(xiàn)了明顯的“ indels”證據(jù)，即基因中堿基的插入或缺失，這是意想不到的，無(wú)論是手繪視頻小故事素材哪里找在進(jìn)行預(yù)期編輯的位點(diǎn)附近還是在其他地方。
發(fā)表的論文包括一個(gè)帶有大量黑條的圖表，闡明了使用CRISPR后多核苷酸(DNA和RNA的組成部分)消失了的地方。插入缺失是基因組編輯者努力避免的那些意料之外的變化，因?yàn)樗鼈儠?huì)造成基因表達(dá)和可能疾病的缺陷。米亞諾說(shuō)，有了脫靶功能，您最終可能會(huì)用一種疾病替代另一種疾病。
但是通過(guò)主要編輯，他們基本上看不到Tspan2啟動(dòng)子區(qū)域或其他區(qū)域的插入缺失。
曼哈頓的一個(gè)圖顯示了使用這兩種技術(shù)在所有染色體上的脫靶，CRISPR的天際線像真實(shí)的城市一樣堆積，而主要的編輯天際線則相對(duì)平坦。
Miano說(shuō)：“ Prime編輯是對(duì)DNA的較少干擾。它非常干凈?！?“這就是我們想要的：沒(méi)有可檢測(cè)到的插入缺失，沒(méi)有附帶損害。最重要的是，意外的后果要少得多，而且使用起來(lái)實(shí)際上并不那么復(fù)雜?！?/p>
傳統(tǒng)的CRISPR具有三個(gè)組成部分：分子剪刀Cas9，將這些剪刀帶到DNA精確位置的引導(dǎo)RNA和修復(fù)問(wèn)題的修復(fù)模板。傳統(tǒng)的CRISPR切割了DNA的兩條鏈，這也可能在自然界發(fā)生，可能對(duì)細(xì)胞造成災(zāi)難性影響，必須迅速進(jìn)行修復(fù)。
Prime編輯有兩個(gè)分支，帶有經(jīng)過(guò)修改的Cas9(稱(chēng)為Cas9切口酶)，只能進(jìn)行單鏈剪切。剪刀形成一個(gè)帶有逆轉(zhuǎn)錄酶的復(fù)合體，稱(chēng)為“主要編輯器”，該酶可以使用RNA模板產(chǎn)生DN**段，以替代引起疾病的突變問(wèn)題片段。PegRNA或主要編輯指南RNA，提供該RNA模板，在需要工作的地方提供主要編輯，并有助于穩(wěn)定DNA鏈，而DNA鏈通常是一對(duì)夫婦的一部分。
在修復(fù)目標(biāo)DNA的帶切口鏈的過(guò)程中，主要編輯器“**”了包含程序化編輯的部分pegRNA，在這種情況下為單堿基替代，因此修復(fù)的鏈現(xiàn)在將帶有單堿基編輯。Miano說(shuō)，在創(chuàng)建疾病模型的情況下，這使科學(xué)家能夠“偏向”修復(fù)，從而創(chuàng)建所需的突變。
化學(xué)生物學(xué)家David Liu博士，哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院Merkin轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所所長(zhǎng)，化學(xué)生物學(xué)家Richard Merkin教授兼主任，他的同事們開(kāi)發(fā)了第一個(gè)跟隨CRISPR的主要基因編輯技術(shù)。他們?cè)?016年報(bào)道了堿基編輯技術(shù)，該技術(shù)使用的“堿基編輯器” Liu被描述為“鉛筆，能夠通過(guò)實(shí)際重新排列一個(gè)DNA堿基的原子而直接將另一個(gè)DNA字母改寫(xiě)為另一個(gè)字母”。Liu和他的博士后研究員Andrew Anzalone博士于2019年10月在《自然》雜志上首次報(bào)道了主要編輯。Liu是基因組生物學(xué)新發(fā)表的關(guān)于小鼠主要編輯的研究的合著者。
劉的原始編輯工作是在文化中完成的，其他人也證明了其在植物中的功效。米亞諾說(shuō)，這更是原則上的證明。
MCG科學(xué)家希望更多的同事將開(kāi)始在他們喜歡的基因中使用原始編輯來(lái)積累經(jīng)驗(yàn)，并加快其在人類(lèi)中的應(yīng)用。
他們的長(zhǎng)期目標(biāo)包括使用安全，特定的基因編輯來(lái)糾正人類(lèi)發(fā)育過(guò)程中的遺傳異常，已知這些遺傳異常會(huì)導(dǎo)致毀滅性畸形和心臟病等疾病，需要多次大手術(shù)來(lái)糾正。
Miano實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)研究助理艾莉森·楊(Allison Yang)準(zhǔn)備使用主要編輯功能對(duì)子宮內(nèi)的罕見(jiàn)和致命性巨囊藻-微結(jié)腸-腸道蠕動(dòng)綜合征進(jìn)行子宮內(nèi)校正，這種綜合征會(huì)影響膀胱和腸道的肌肉，因此您難以移動(dòng)食物通過(guò)胃腸道并排空膀胱。在與CRISPR一起研究血管平滑肌細(xì)胞的早期工作中，Miano及其同事無(wú)意間創(chuàng)建了這種人類(lèi)疾病的近乎完美的小鼠模型，該模型可以殺死嬰兒。
標(biāo)簽： 基因編輯
