缩短向导RNA长度提高CRISPR-Cas9系统特异性

来源:51atgc / 作者:koo / 2014-02-12
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缩短向导RNA长度提高CRISPR-Cas9系统特异性

对一种强大的基因编辑工具进行一番简单的调整就能够改善它的特异性。

日前,来自麻省总医院的研究人员发现,对被称作 CRISPR-Cas RNA 指导的核酸酶(CRISPR-Cas RNA -guided nucleases, RGNs)的人工合成酶中的向导 RNA (guide RNA , gRNA )组分的长度进行调整能够显著性地降低在非靶位点上的 DNA 突变发生率。

论文主要作者 Keith Joung 博士表示:“只需缩短 gRNA 靶向区域的长度,在我们研究过的之前已知的所有脱靶位点(off-target site)上观察到不想要的突变频率下降。相比于全长的 gRNA ,一些位点的突变频率下降了 5000 倍乃至更多,而且重要的是,这些截断的 gRNA ---我们称之为 tru-gRNA ---与全长 gRNA 一样高效地找到事先确定的靶 DNA 片段。”

CRISPR-Cas RGNs是将一种被称作 Cas9 的基因剪切酶和一段短的 RNA 片段结合在一起而形成的,能够被用来诱导与该 RNA 片段互补的 DNA 片段产生断裂以便引入基因变化。2013 年,Joung 研究小组就已报道,在人细胞中,CRISPR-Cas RGNs 也能够导致与靶位点相差高达 5 个核苷酸的 DNA 序列发生突变,这就限制了它们的临床应用。该研究小组随后进行追踪研究以便验证一种看似违反直觉的假设:缩短 gRNA 片段可能会降低脱靶突变。

Joung 解释道:“我们去年的一些实验提示着人们能够让 gRNA 互补区的一端错配几个核苷酸而不影响它的靶向活性。这就让我们想要了解一下移除这些核苷酸是否能够让这种系统对剩余序列中的错配更加敏感。”

基于细菌物种用来抵抗其他致病原的一种天然系统,这种已被广泛使用的 CRISPR-Cas RGNs 包括 gRNA 中的一个长 20 个核苷酸的靶向区域。为了验证这种假设,研究人员构建逐渐缩短的 RGNs,结果发现尽管具有长 17 或 18 个核苷酸的靶向片段的 gRNA 与全长 gRNA 一样或者比全长 gRNA 更加高效地到达它们的靶位点,但是具有长 15 或 16 个核苷酸的靶向片段的 gRNA 靶向活性下降或者丢失。随后的实验发现靶向片段长 17 个核苷酸的截断 RGNs 在人细胞中高效地诱导所需的突变,同时极大地降低脱靶效应或不能检测到脱靶效应,即便是在只存在一两个核苷酸错配的位点,也是如此。

Joung 表示:“尽管我们并没有充分地理解 tru-gRNA 降低脱靶效应的机制,但是我们的假设是这种原先[未截断]的系统可能具有比它所需更多的能量,从而能够让它切割甚至不完全匹配的位点。通过缩短 gRNA ,我们可能将这种能量降低到刚好足以实现靶向活性的水平,从而让这种核酸酶更不可能切割脱靶位点。但是,还需更多的研究来精确地确定 tru-gRNA 为何能够降低脱靶效应。”

原文检索:

Yanfang Fu, Jeffry D Sander, Deepak Reyon, Vincent M Cascio & J Keith Joung. Improving CRISPR-Cas nuclease specificity using truncated guide RNAs. Nature Biotechnology, 29 January 2014; doi:10.1038/nbt.2808

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3年前

这个前途无量啊!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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换一换

用ips就没有伦理问题了吧,为什么不用呢?现在的ips还不稳定吗?

单一人类部落一百年间可以扩散到全世界各个角落。此文三个水稻起源之间时间竟然有1万多年的差距.....长江流域一带水稻农耕文明星罗棋布。湖南道县玉蟾岩遗址距今2.25万~1.85万年,是目前为止发现的人

我是一名癌症患者,希望有一天伟大的科学家能够彻底解决癌症。挽救癌症患者痛苦,绝望。真希望有安乐死的法律,可以有尊严的死去!

请问这个是在哪里临床实验,怎么报名呢?谢谢!

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