原始編輯可進行精確的基因編輯且不會造成附帶損害
科學(xué)家說，最新的基因編輯技術(shù)，即主要的編輯技術(shù)，擴展了“遺傳工具箱”，可以更精確地創(chuàng)建疾病模型和糾正遺傳問題。
佐治亞醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家僅在第二篇發(fā)表的關(guān)于素編輯的小鼠模型研究中報道，素編輯和傳統(tǒng)的CRISPR都成功地關(guān)閉了涉及平滑肌細胞分化的基因，從而有助于增強器官和器官的力量和運動。血管。
但是，主要編輯僅剪切雙鏈DNA的單鏈。CRISPR進行雙鏈切割，可能會殺死細胞，并在工作位點以及整個基因組中隨機產(chǎn)生意外編輯，基因組編輯，分子生物學(xué)家約瑟夫·米亞諾(Joseph Miano)博士和醫(yī)學(xué)博士J.哈羅德·哈里森(J. Harold Harrison)說， MCG血管生物學(xué)中心的杰出血管生物學(xué)教授。
Miano談到主要編輯時說：“實際上，它比傳統(tǒng)的CRISPR復(fù)雜度和精確度要低?！笔聦嵣希浣M成要比改變游戲規(guī)則的基因編輯工具CRISPR少。
Miano是2013年使用CRISPR改變小鼠基因組的第一批科學(xué)家之一。兩名科學(xué)家因其具有9年歷史的CRISPR被授予2020年諾貝爾化學(xué)獎，該技術(shù)能夠快速開發(fā)動物模型以及具有治愈鐮刀狀細胞等遺傳疾病的潛力，并有可能減少諸如環(huán)境和遺傳因素在起作用的癌癥等疾病所造成的破壞。
原始編輯是最新的基因編輯技術(shù)，MCG科學(xué)家在《基因組生物學(xué)》雜志上報告說，他們能夠使用它來去除平滑肌組織中的基因表達，這說明原始編輯具有創(chuàng)建細胞特異性基因敲除小鼠的能力。血管生物學(xué)中心的分子生物學(xué)家Xiaochun Long博士說，廣泛的育種工作可能無法得出精確的模型。Miano和Long是這項新研究的通訊作者。
Long，Miano和他們的同事使用傳統(tǒng)的CRISPR進行了比較研究，并對基因Tspan2或tetraspan-2(存在于細胞表面的一種蛋白質(zhì))進行了初步編輯。早就早就發(fā)現(xiàn)Tspan2是平滑肌細胞分化中最突出的蛋白質(zhì)，并且可能在心血管疾病中發(fā)生了突變。她還確定了培養(yǎng)細胞中該基因的調(diào)控區(qū)。但是，尚不清楚該調(diào)控區(qū)在小鼠中是否重要。
他們使用CRISPR在Tspan2啟動子區(qū)域內(nèi)的DN**段中產(chǎn)生了微妙的變化，在這種情況下為三堿基變化，這是使基因控制區(qū)域失活的標準方法。DNA具有四個堿基對-腺嘌呤，胞嘧啶，鳥嘌呤和胸腺嘧啶-它們以不同的組合配對以組成我們，并且改變了基因編輯工具。
CRISPR在DNA中產(chǎn)生了一條雙鏈斷裂，經(jīng)過三堿基改變，Tspan2基因在小鼠的主動脈和膀胱中不再打開。
然后，他們使用主要編輯功能進行單鏈斷裂或切口切割，以及單堿基改變(就像我們體內(nèi)發(fā)生的大多數(shù)基因突變一樣)，發(fā)現(xiàn)這種微妙的改變也使Tspan2基因關(guān)閉了主動脈和膀胱，但沒有CRISPR的附帶損害。
Miano說：“我們正在嘗試對單個核苷酸變化可能發(fā)生的情況進行建模。” “我們問了一個問題，我們是否要摻入單堿基取代，如果僅作一個堿基改變，Tspan2表達會發(fā)生什么變化?答案是它與傳統(tǒng)CRISPR編輯的作用相同：它殺死了基因的表達?！?/p>
但是也存在重要的差異。使用CRISPR，他們發(fā)現(xiàn)了明顯的“ indels”證據(jù)，即基因中堿基的插入或缺失，這是意想不到的，無論是手繪視頻小故事素材哪里找在進行預(yù)期編輯的位點附近還是在其他地方。
發(fā)表的論文包括一個帶有大量黑條的圖表，闡明了使用CRISPR后多核苷酸(DNA和RNA的組成部分)消失了的地方。插入缺失是基因組編輯者努力避免的那些意料之外的變化，因為它們會造成基因表達和可能疾病的缺陷。米亞諾說，有了脫靶功能，您最終可能會用一種疾病替代另一種疾病。
但是通過主要編輯，他們基本上看不到Tspan2啟動子區(qū)域或其他區(qū)域的插入缺失。
曼哈頓的一個圖顯示了使用這兩種技術(shù)在所有染色體上的脫靶，CRISPR的天際線像真實的城市一樣堆積，而主要的編輯天際線則相對平坦。
Miano說：“ Prime編輯是對DNA的較少干擾。它非常干凈?！?“這就是我們想要的：沒有可檢測到的插入缺失，沒有附帶損害。最重要的是，意外的后果要少得多，而且使用起來實際上并不那么復(fù)雜?！?/p>
傳統(tǒng)的CRISPR具有三個組成部分：分子剪刀Cas9，將這些剪刀帶到DNA精確位置的引導(dǎo)RNA和修復(fù)問題的修復(fù)模板。傳統(tǒng)的CRISPR切割了DNA的兩條鏈，這也可能在自然界發(fā)生，可能對細胞造成災(zāi)難性影響，必須迅速進行修復(fù)。
Prime編輯有兩個分支，帶有經(jīng)過修改的Cas9(稱為Cas9切口酶)，只能進行單鏈剪切。剪刀形成一個帶有逆轉(zhuǎn)錄酶的復(fù)合體，稱為“主要編輯器”，該酶可以使用RNA模板產(chǎn)生DN**段，以替代引起疾病的突變問題片段。PegRNA或主要編輯指南RNA，提供該RNA模板，在需要工作的地方提供主要編輯，并有助于穩(wěn)定DNA鏈，而DNA鏈通常是一對夫婦的一部分。
在修復(fù)目標DNA的帶切口鏈的過程中，主要編輯器“**”了包含程序化編輯的部分pegRNA，在這種情況下為單堿基替代，因此修復(fù)的鏈現(xiàn)在將帶有單堿基編輯。Miano說，在創(chuàng)建疾病模型的情況下，這使科學(xué)家能夠“偏向”修復(fù)，從而創(chuàng)建所需的突變。
化學(xué)生物學(xué)家David Liu博士，哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院Merkin轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所所長，化學(xué)生物學(xué)家Richard Merkin教授兼主任，他的同事們開發(fā)了第一個跟隨CRISPR的主要基因編輯技術(shù)。他們在2016年報道了堿基編輯技術(shù)，該技術(shù)使用的“堿基編輯器” Liu被描述為“鉛筆，能夠通過實際重新排列一個DNA堿基的原子而直接將另一個DNA字母改寫為另一個字母”。Liu和他的博士后研究員Andrew Anzalone博士于2019年10月在《自然》雜志上首次報道了主要編輯。Liu是基因組生物學(xué)新發(fā)表的關(guān)于小鼠主要編輯的研究的合著者。
劉的原始編輯工作是在文化中完成的，其他人也證明了其在植物中的功效。米亞諾說，這更是原則上的證明。
MCG科學(xué)家希望更多的同事將開始在他們喜歡的基因中使用原始編輯來積累經(jīng)驗，并加快其在人類中的應(yīng)用。
他們的長期目標包括使用安全，特定的基因編輯來糾正人類發(fā)育過程中的遺傳異常，已知這些遺傳異常會導(dǎo)致毀滅性畸形和心臟病等疾病，需要多次大手術(shù)來糾正。
Miano實驗室的高級研究助理艾莉森·楊(Allison Yang)準備使用主要編輯功能對子宮內(nèi)的罕見和致命性巨囊藻-微結(jié)腸-腸道蠕動綜合征進行子宮內(nèi)校正，這種綜合征會影響膀胱和腸道的肌肉，因此您難以移動食物通過胃腸道并排空膀胱。在與CRISPR一起研究血管平滑肌細胞的早期工作中，Miano及其同事無意間創(chuàng)建了這種人類疾病的近乎完美的小鼠模型，該模型可以殺死嬰兒。
標簽： 基因編輯
