新型基因編輯工具完成”精準(zhǔn)“編輯

來(lái)源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2019-06-18 10:48:00【大中小】

在最近一項(xiàng)研究中，哥倫比亞大學(xué)的一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)可以解決當(dāng)前基因編輯工具（包括CRISPR）的一個(gè)主要缺點(diǎn)，并為基因工程和基因治療提供了一種強(qiáng)有力的新方法。

他們的新技術(shù)稱(chēng)為INTEGRATE，即利用細(xì)菌跳躍基因?qū)⑷魏蜠NA序列準(zhǔn)確地插入基因組而不切割DNA。目前的基因編輯工具依賴于切割DNA，但這些切割可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的發(fā)生。

相關(guān)結(jié)果發(fā)表在最近的《Nature》雜志上。

“與引入DNA斷裂并依賴細(xì)胞來(lái)修復(fù)斷裂的機(jī)制不同，INTEGRATE直接在基因組中的精確位置插入用戶定義的DNA序列，這是分子生物學(xué)家?guī)资陙?lái)一直尋求的能力，”作者說(shuō)道。

使用INTEGRATE系統(tǒng)整合RNA引導(dǎo)DNA的假設(shè)模型

使用當(dāng)前工具編輯單元格的基因組就像使用文字處理器編輯一個(gè)巨大的文檔。通常，研究人員希望在一個(gè)特定的DNA堿基序列上做一個(gè)小的改變，使基因組的其余部分保持不變。目前最好的工具，使用來(lái)自一種細(xì)菌CRISPR-Cas系統(tǒng)的組件構(gòu)建，以特定序列切割DNA分子的兩條鏈。

但切割的完成僅僅是起點(diǎn)，實(shí)際的“編輯”是由細(xì)胞自身的DNA修復(fù)機(jī)制完成的，實(shí)踐中，細(xì)胞通常使用研究人員提供的DNA序列來(lái)填補(bǔ)空白。

然而，依靠細(xì)胞的修復(fù)機(jī)械有很大的局限性。許多細(xì)胞不正確地修復(fù)DNA斷裂或在過(guò)程中引入錯(cuò)誤，并且其他細(xì)胞甚至可能不具有必要的修復(fù)機(jī)制。此外，DNA斷裂會(huì)引發(fā)DNA損傷反應(yīng)，進(jìn)而可能產(chǎn)生其他不良反應(yīng)。

在最近的這一研究中，Sternberg和他的學(xué)生發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座子整合到細(xì)菌基因組中的特定位點(diǎn)，而不需要通過(guò)將DNA切割。重要的是，酶（整合酶）插入DNA的位點(diǎn)完全由其相關(guān)的CRISPR系統(tǒng)控制。

研究人員利用這一發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建了一種基因編輯工具，可以編程將任何DNA序列插入細(xì)菌基因組的任何位點(diǎn)。與CRISPR一樣，整合酶通過(guò)指導(dǎo)RNA找到合適的位點(diǎn)。

通過(guò)重新編程指導(dǎo)RNA，Sternberg和他的學(xué)生能夠精確控制供體DNA整合的位置。通過(guò)用其他DNA有效載荷替換轉(zhuǎn)座子序列，它們可以將長(zhǎng)達(dá)10,000個(gè)堿基的序列插入細(xì)菌基因組中。因此，與其他基于整合的編輯工具不同，INTEGRATE技術(shù)是迄今為止研究的第一個(gè)完全可編程的插入系統(tǒng)。

原始出處：

Sanne E. Klompe, Phuc L. H. Vo, Tyler S. Halpin-Healy & Samuel H. Sternberg. Transposon-encoded CRISPR–Cas systems direct RNA-guided DNA integration. Nature (2019) https://doi.org/10.1038/s41586-019-1323-z