加州大学圣芭芭拉分校(UC)的研究人员已经添加到日益增长的基因编辑工具。在自然生物技术,他们发布的方法提高CRISPR / Cas9编辑效率不使用病毒材料。
CRISPR-Cas9工具箱
短短十年,CRISPR / Cas9基因编辑已经大大改变了景观的科学研究,提供新方法研究,模型和治疗人类疾病,提高农作物产量甚至减轻气候变化的影响。它也演变,新CRISPR-based方法产生更高的效率和更少的脱靶效应经常发表。
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免费订阅CRISPR-Cas9方法利用国防技术首次发现古生菌教授弗朗西斯科Mojica,后来在细菌中。在细菌中,CRISPR系统用于防止病毒入侵。“削减”细菌入侵的病毒遗传物质的片断使用酶——中科院核酸酶——可以绑定并创建(双边带)病毒DNA双链断裂。
这种遗传物质然后存储在细菌基因组作为“遗传记忆”。如果入侵者的回报,一个复杂的称为指南RNA (gRNA)引导一种叫做Cas9中科院病毒DNA的基因序列,Cas9创建一个双链断裂的地方。在细菌,这阻止了病毒复制,因为它缺乏一个DNA修复系统。
利用该系统对基因编辑,科学家可以工程师指导RNA靶DNA序列的选择。当Cas9创建一个在DNA双链断裂,细胞工程,试图修复DNA。有两个关键类型的DNA修复基因编辑方法:采用异源端加入- NHEJ和homology-directed修复- HDR。
这些系统可以用来插入新基因或基因片段,这需要交付的DNA模板编码的新序列或碎片。图片这个模板DNA货物,依赖于交付系统进入细胞核。病毒经常使用,但它们在扩大潜在的毒性和困难等缺点。病毒性机制更有吸引力,因为他们减少了成本和可伸缩性更强,但他们的效果是有限的。
改善病毒性基因编辑
科学家们——包括助理教授的实验室克里斯·理查森加州大学圣芭芭拉分校,探索不同的方式来提高HDR效率使用病毒性的方法。“改善病毒性基因编辑将是一个强大的方法来解开DNA修复机制,一个有用的实验室技术和有前途的战略治疗多种疾病,”理查森和同事写。
在论文中,研究人员使用病毒性方法提供的模板DNA,但是添加了一个转折:他们介绍interstrand交联(民)模板。具有讽刺意味的是,破坏DNA为HDR有利的结果。“民模板添加到一个HDR -我们称之为xHDRTs大大提高编辑在病毒基因编辑工作流剂量依赖性的方式,”研究人员写。
民是什么?
民都是剧毒病变,身体将两股DNA的链接在一起,防止转录和复制。
测试的效果破坏人类细胞系的DNA模板,干细胞系和T细胞,研究人员发现这种方法刺激HDR的三倍,不增加突变的数量或不利影响修复过程的结果。“基本上,我们所做的就是把这个模板DNA受损,”理查森说。“我们实际上受损最严重的我能想到的。细胞并没有说,‘嘿,这是垃圾;让我把它扔掉。细胞实际上说,嘿,这看起来不错;让我把它进我的基因组”。他们说,“结果是一个高效和容易出错的病毒的基因编辑系统最小。
应用程序体外制造业的细胞疗法
在这个阶段,研究人员不能确定为什么这种方法刺激细胞的自然修复机制,但他们有一个假设:“我们认为,细胞DNA检测,并试图修复受损,我们已经添加了这种交联,”理查森说。”,在这一过程中,延迟细胞过去一个检查点,它通常会停止这种重组过程。因此,以延长的时间需要细胞重组,它更有可能的是,编辑将去完成。”
团队提出,他们的方法是最适合的体外基因编辑应用程序,它可以找到应用程序生产的细胞疗法与进一步发展。
“我们可以更有效地降低基因和东西插入基因组研究人体以外的系统在实验室环境中,“说汉娜Ghasemi理查森,研究生在实验室,该研究的第一作者。
参考:Ghasemi嗨,Bacal J, Yoon AC, et al。Interstrand同源修复模板DNA的交联提高基因在人类细胞中编辑。生物科技Nat》。2023年。doi:10.1038 / s41587 - 022 - 01654 - y
这篇文章是一个返工的新闻稿加州大学圣芭芭拉分校的发行的。材料已经编辑的长度和内容。
