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重大突破!上海研究團隊升級dCas9單堿基基因編輯技術(shù)!

閱讀:1196      發(fā)布時間:2018-3-29
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一期學(xué)術(shù)期刊Nature Biotechnology雜志發(fā)表了上??萍即髮W(xué)黃行許、陳佳以及中科院計算所楊力研究團隊的研究結(jié)果,研究者們將zui為前沿的單堿基編輯技術(shù)進行了升級改造,擴大了這項技術(shù)的應(yīng)用范圍。

 

基因編輯技術(shù)自問世以來,受到各國*科研人員爭相研究,特別是在哈佛大學(xué)David Liu的科研團隊開發(fā)出基于基于CRISPR-Cas9的基因編輯技術(shù)的單堿基編輯技術(shù)(Base Editing)后,更是引發(fā)了的研究熱潮。在3月19日的Nature Biotechnology雜志上來自上海科技大學(xué)的黃興許、陳佳以及中科院計算研究所的楊力三支科研團隊發(fā)表了這一領(lǐng)域的研究進展。

 

基于Cas9基因編輯系統(tǒng)的單堿基編輯技術(shù),主要通過將失活性的dCas9蛋白與APOBEC1或者AID等脫氨基酶融合,進而使dCas9既能夠特異性結(jié)合DNA位點,又可以切割堿基。該編輯系統(tǒng)中包含一種能夠?qū)奏ぃ–)變成胸腺嘧啶(T)的胞嘧啶核苷脫氨酶,典型的是APOBEC1和AID。將這些脫氨基酶與ZEN、dCas9等已知的基因編輯工具相結(jié)合,就可在DNA的特定位點上結(jié)合并將胞嘧啶(C)變成胸腺嘧啶(T),從而達到編輯特定靶基因的目的。

 

 

各種基因編輯技術(shù)原理圖

 

在先前哈佛大學(xué)David Liu研發(fā)團隊的單堿基編輯技術(shù)中存在一個致命的缺陷,其開發(fā)的編輯技術(shù)需要名為PAM的先導(dǎo)序列進行靶向定位,無論使用何種Cas9分子進行切割均需要不同的PAM序列,而這些特定的先到序列大大縮小了單堿基編輯技術(shù)的使用范圍。

 

dCpf-BE及其適配的PAM序列

 

為了擴大該單堿基編輯技術(shù)的編輯范圍,科研人員發(fā)現(xiàn)要么使不同的PAM配對不同的Cas9系統(tǒng),要么改造Cas9編輯系統(tǒng)使其適用更多的PAM序列。而來自上海的三支科研團隊另辟蹊徑,將原先的dCas9編輯系統(tǒng)換成Cpf-BE,進而使其配對的PAM序列發(fā)生了改變,zui終擴大了整個單堿基編輯技術(shù)的使用范圍。

 

這三支研究團隊合力開發(fā)了基于CRISPR編輯技術(shù)的新型Cpf-BE新型單堿基編輯器,這種編輯器實現(xiàn)了在腺嘌呤/胸腺嘧啶富集區(qū)域的單堿基編輯操作。同時,該編輯系統(tǒng)不僅擴大了編輯適用范圍,而且其編輯副產(chǎn)物大大減少,大大減少了堿基編輯后的篩選工作。這種編輯技術(shù)與現(xiàn)有CRISPR-Cas9編輯技術(shù)形成互補,為基因編輯技術(shù)全面深入臨床研究開辟新的思路。

 

參考文獻

Xiaosa Li, Ying Wang, Yajing Liu, Bei Yang,Xiao Wang, Jia Wei, Zongyang Lu, Yuxi Zhang. Base editing with a Cpf1–cytidine deaminase fusion

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