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CRISPR还能用编程来跑:科学家成功编辑出可预编程的基因编辑系统

olivia chan

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最近生物界大热的CRISPR基因编辑工具,早在20世纪90年代初就发现了。CRISPR可让科学家改变细胞中的DNA序列,有时还添加所需的序列或基因。CRISPR使用一种称为Cas9的酶,其作用类似于剪刀,可在DNA的所需位置精确地进行切割。一旦进行切割,就可以影响细胞修复DNA断裂的方式,从而导致DNA序列发生不同的变化或编辑。

然而,目前可用的基于CRISPR的编辑系统的缺点是所有编辑或剪切都只能一次完成,没有办法指导它们,使它们以顺序的方式一个接一个地进行。

近日,来自伊利诺伊州芝加哥大学Bradley Merrill教授跟团队一起提出了可以通过预编程来按照时间顺序进行基因工程的系统。该系统的基础模块是基于一个为向导RNA的特殊分子。该分子在细胞内传递Cas9酶并确定Cas9切割的精确DNA序列。团队将他们通过基因编辑出来的向导RNA分子命名为“ proGuides”,该分子允许使用Cas9对DNA进行程序化的顺序编辑。

该系统利用S.pyogenes Cas9的可编程性,并基于各个活动模块的灵活安排。基本模块由一个无活性的单导RNA(sgRNA)样成分组成,通过另一个sgRNA的作用转化为活性状态。不同的模块可以互相调动以构建一个连续的基因编辑算法程序,而无需对细胞类型特异性启动子或基因调控序列进行编辑。

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(proGuides的工作机制,图片摘自论文Graphical abstract)

现在proGuide仍处于原型阶段。Merrill及其同事计划进一步发展其概念,并希望研究人员能够尽快使用该技术。

Merrill说:“proGuide能够在多个位点对Cas9的顺序激活进行预编程的能力。这为生物学研究和基因工程引入了一种新工具。” 

时间因素是人类发展以及疾病进展的重要组成部分,但是目前的基因研究这些过程的方法不能有效地配合时间因素。这个新的发明允许研究人员以预先编程的方式进行基因编辑,从而能够更好地研究对时间敏感的过程,比如癌症如何从一些基因突变中发展以及这些突变发生的顺序如何影响疾病等。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://phys.org/news/2021-02-gene-editing-tool.html

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.12.003


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