準確的DNA拼寫校正方法
基礎科學研究所(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了該基礎編輯器的準確性,”該研究的主要作者KIM Jin-Soo解釋說。該研究在Nature Biotechnology上發(fā)表,有助于擴大該方法在農業(yè),畜牧業(yè)和基因治療中的應用。
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,生物學家發(fā)現了一種新的堿基編輯方法,它不會導致隨機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,鐮狀細胞貧血癥和色盲。
與現有技術不同,基礎編輯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替換DNA組分C.剪刀指向DNA上的正確位置通過指導RNA。然而,直到最近,還不知道基礎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,以使其適應基本編輯器方法。去年,當團隊分析CRISPR-Cpf1和Cas9的準確性時,Digenome-seq被使用并驗證。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RNA,以找到減少故障和提高特異性的指南。
使用這種技術,該團隊發(fā)現基礎編輯技術比當前的第三代CRISPR-Cas9更加準確?;A編輯技術在人類基因組的多個位點誘導C-to-T轉換,而CRISPR-Cas9在多個位點引起切割,這意味著新的基礎編輯器技術減少了脫靶變化。“因此,預計這些基礎編輯器將像流行的CRISPR技術一樣廣泛使用,”KIM說。
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