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        新的CRISPR工具開辟了更多的基因組進行編輯
        
			
        
				2019-03-14 11:33:14
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        基因組編輯系統(tǒng)CRISPR已成為醫(yī)學(xué)研究中非常重要的工具，并最終可能在農(nóng)業(yè)，生物能源和糧食安全等領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。靶向系統(tǒng)可以通過短序列RNA引導(dǎo)到基因組上的不同點，其中稱為Cas9的DNA切割酶然后進行所需的編輯。
        

        新的CRISPR工具開辟了更多的基因組進行編輯
        

        然而，盡管基因編輯工具取得了相當大的成功，但CRISPR-Cas9在基因組上可以訪問的位置數(shù)量仍然有限。這是因為CRISPR需要在基因組上的靶位置側(cè)翼的特定序列，稱為原型間隔物相鄰基序或PAM，以允許其識別該位點。
        

        例如，最廣泛使用的Cas9酶，化膿性鏈球菌Cas9(SpCas9)，需要兩個G核苷酸作為其PAM序列，顯著限制其可靶向的位置數(shù)量，至基因組上約9.9%的位點。
        

        到目前為止，只有少數(shù)CRISPR酶具有最低的PAM要求，這意味著它們能夠針對更廣泛的位置。
        

        現(xiàn)在麻省理工學(xué)院媒體實驗室的研究人員，由媒體藝術(shù)和科學(xué)教授，分子機器研究小組負責人Joseph Jacobson領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)了Cas9酶，它可以靶向基因組中近一半的位置，顯著擴大其潛力使用。他們在科學(xué)進展中報告他們的發(fā)現(xiàn)。
        

        “CRISPR就像一個非常準確和高效的郵政系統(tǒng)，只要郵政編碼以零結(jié)尾，就可以到達你想要去的任何地方，”雅各布森說。“因此它非常準確和具體，但它限制了你可以去的地點數(shù)量。”
        

        為了開發(fā)更通用的CRISPR系統(tǒng)，研究人員實施了計算算法來對細菌序列進行生物信息學(xué)搜索，以確定是否存在任何類似的酶，其PAM限制性要求較低。
        

        為了進行搜索，研究人員開發(fā)了一種數(shù)據(jù)分析軟件工具，他們稱之為SPAMALOT(通過目標對齊搜索PAM)。
        

        這揭示了一些有趣的可能酶，但沒有明顯的贏家。因此，團隊隨后在實驗室中構(gòu)建了CRISPR的合成版本，以評估其性能。
        

        他們發(fā)現(xiàn)，最成功的酶，來自犬鏈球菌(ScCas9)的Cas9，與已經(jīng)廣泛使用的Cas9酶驚人地相似，據(jù)媒體實驗室的研究生，共同主要作者Pranam Chatterjee進行了研究。與研究生Noah Jakimo一起。
        

        “這種酶看起來幾乎與最初發(fā)現(xiàn)的酶相同......但它能夠靶向常用酶不能的DNA序列，”Chatterjee說。
        

        新酶只需要一個G，而不是兩個G核苷酸作為其PAM序列，在基因組上開放更多的位置。
        

        這應(yīng)該允許CRISPR靶向許多先前已經(jīng)超出系統(tǒng)范圍的疾病特異性突變。
        

        例如，一個典型的基因長度約為1000個基因，如果他們的目的是簡單地敲除整個基因，研究人員可以為研究人員提供許多不同的定位點，Jacobson說。
        

        然而，許多疾病，例如鐮狀細胞性貧血，是由單個堿基的突變引起的，使得它們更難以靶向。
        

        “基礎(chǔ)編輯不僅僅是在1000個基地的任何地方擊中基因并將其敲除的問題;這是一個以非常精確的方式進入和糾正你想要改變的基因的問題，”雅各布森說。 。
        

        “你需要能夠到達那個非常精確的位置，將你的CRISPR機器放在它旁邊，然后用基礎(chǔ)編輯器 - 另一種連接到CRISPR的蛋白質(zhì)進入并修復(fù)或改變基礎(chǔ)，”他說。
        

        新的CRISPR工具在這些應(yīng)用中可能特別有用。
        

        “我們很高興能將ScCas9送到基因組編輯社區(qū)，并收到他們對未來發(fā)展的反饋，”Chatterjee說。
        

        雅各布森表示，研究人員現(xiàn)在希望利用他們的技術(shù)找到能夠進一步擴展CRISPR系統(tǒng)靶向范圍的其他酶，而不會降低其準確性。
        

        “我們有信心能夠追蹤基因組上的每個地址，”他說。
        
			

			
          
        
			
        
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