用CRISPR迅速锁定致病突变

【字体: 时间:2016年01月13日 来源:生物通

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  CRISPR/Cas技术可以实现定向基因组编辑,快速生成转基因动物模型用于研究人类遗传疾病。德国科学家们利用外显子测序和CRISPR/Cas基因组编辑,在短时间内鉴定了一种人类肢体缺陷的致病突变。这项成果发表在一月十一日的Genome Research杂志上。

  

生物通报道:CRISPR/Cas技术可以实现定向基因组编辑,快速生成转基因动物模型用于研究人类遗传疾病。德国科学家们利用外显子测序和CRISPR/Cas基因组编辑,在短时间内鉴定了一种人类肢体缺陷的致病突变。这项成果发表在一月十一日的Genome Research杂志上。

细菌一直在与病毒或入侵核酸进行斗争,为此它们演化出了多种防御机制,CRISPR/Cas适应性免疫系统就是其中之一。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合,可以在引导RNA的指引下,靶标并切割入侵者的遗传物质。

2012年研究者们利用这一特点,将CRISPR系统发展成了强大的基因组编辑工具。该系统使用简单而且扩展性强,很快便成为了生物学领域的香饽饽。几乎所有实验室都可以很方便的进行CRISPR基因组编辑,你只需要在自己感兴趣的细胞或生物中表达Cas9内切酶和引导RNAgRNA)。内切酶Cas9会在gRNA的指导下引入位点特异性的双链断裂,然后细胞通过同源重组进行修复,最终改写基因组的特定位点。最近,人们也开始用CRISPR-Cas9系统进行基因调控,随心所欲的开/关基因。

研究人员在文章中描述的常染色体隐性疾病,发生在两个不相关的家庭之中。这种疾病以裂足畸形(split-foot defect)、手指甲畸形和听力损失为特征。研究人员发现,发生这种疾病是因为突变干扰了蛋白激酶ZAKSAM结构域。(延伸阅读:CRISPRRNAiTALEN一张图教你做出正确选择

ZAKMAPKKK家族的成员,此前人们并不知道它在四肢发育中起作用。研究显示,小鼠发育中的四肢表达Zak,通过CRISPR/Cas敲除Zak会导致小鼠胚胎死亡。进一步研究表明,删除SAM结构域会诱导与Trp63下调有关的复杂后肢缺陷,而Trp63是裂手/裂足畸形的已知致病基因。

这项研究为人们揭示了ZAK在哺乳动物四肢发育中起到的关键性作用,还展示了CRISPR/Cas基因组编辑技术快速鉴定致病突变的强大能力。

 

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:Exome sequencing and CRISPR/Cas genome editing identify mutations of ZAK as a cause of limb defects in humans and mice

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