準(zhǔn)確的DNA拼寫校正方法
基礎(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)的研究人員證明了最近開發(fā)的基因編輯方法的準(zhǔn)確性。這就像“DNA剪刀”一樣,旨在識別和替代30億中的一個核苷酸。“這是第一次在整個基因組水平上驗證該基礎(chǔ)編輯器的準(zhǔn)確性,”該研究的主要作者KIM Jin-Soo解釋說。該研究發(fā)表在Nature Biotechnology上,有助于擴大該方法在農(nóng)業(yè),畜牧業(yè)和基因治療中的應(yīng)用。
基因編輯工具的快速發(fā)展為生物界帶來了興奮。主要的第三代DNA編輯技術(shù)是CRISPR - 一種比其前輩更快,更便宜的工具。通過切除小DNA序列,CRISPR-Cas9和CRISPR-Cpf1用于沉默或減少缺陷基因的表達。然而,去年,生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的堿基編輯方法,它不會導(dǎo)致隨機DNA缺失和插入,而是只替換一個DNA堿基。這些類型的基因校正是至關(guān)重要的,因為幾種疾病是由DNA四種基本成分之一的拼寫引起的;腺嘌呤(A),胞嘧啶(C),鳥嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)。DNA中的單核苷酸錯誤稱為點突變。由點突變引起的病癥的實例包括囊性纖維化,鐮狀細(xì)胞性貧血和色盲。
與現(xiàn)有技術(shù)不同,基礎(chǔ)編輯器方法包括與另一種稱為胞嘧啶脫氨酶的酶融合的CRISPR-Cas9(nCas9,切口酶)的變體,其用T代替DNA組分C.剪刀指向DNA上的正確位置通過指導(dǎo)RNA。然而,直到最近,還不知道基礎(chǔ)編輯是否僅在有缺陷的基因區(qū)域中起作用,或者是否在不合適的區(qū)域中不必要地替換了Cs。
報告在Nature Biotechnology中首次成功進行基因編輯以修飾肌營養(yǎng)不良蛋白和酪氨酸酶基因中的單個核苷酸僅一個月后,該團隊在基因組規(guī)模上證明了該方法的準(zhǔn)確性。
為了確定方法的完整性,IBS研究人員修改了稱為Digenome-seq的錯誤檢查技術(shù),以使其適應(yīng)基本編輯器方法。Digenome-seq去年被用于驗證,當(dāng)時該團隊分析了CRISPR-Cpf1和Cas9的準(zhǔn)確性。IBS研究人員還改進了計算機程序Digenome 2.0,以更全面地識別脫靶,并比較不同的指導(dǎo)RNA,以找到減少故障和提高特異性的指南。
使用這種技術(shù),該團隊發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)編輯技術(shù)比當(dāng)前的第三代CRISPR-Cas9更精確。基礎(chǔ)編輯技術(shù)在人類基因組的多個位點誘導(dǎo)C-to-T轉(zhuǎn)換,而CRISPR-Cas9在多個位點引起切割,這意味著新的基礎(chǔ)編輯器技術(shù)減少了脫靶變化。“因此,預(yù)計這些基礎(chǔ)編輯器將像流行的CRISPR技術(shù)一樣廣泛使用,”KIM說。
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