3月王牌聚焦:CRISPR百花齐放的春天

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2016年3月29日 来源:生物通

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  CRISPR技术势如破竹,基于这一系统的第三代基因组编辑技术已成功应用于动物、植物和微生物等诸多物种的基因组改造,而且应用也越来越广。在这个百花齐放的春天里,CRISPR也呈现出了一派欣欣向荣之态。

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生物通报道:CRISPR技术势如破竹,基于这一系统的第三代基因组编辑技术已成功应用于动物、植物和微生物等诸多物种的基因组改造,而且应用也越来越广。在这个百花齐放的春天里,CRISPR也呈现出了一派欣欣向荣之态。

三月,首先是来自法国的研究人员称发现了一种类似CRISPR系统的新防御方式:巨型拟菌病毒(mimiviruses)利用了与细菌和其他微生物采用的CRISPR系统相似的防御来抵御入侵者。

研究人员认为就像解开CRISPR免疫的运作机制促成了其改变用途成为一种基因组编辑工具,研究拟菌病毒有可能会带来惊喜。这些巨型病毒极有可能包含着许多新生物学,其中一些包括MIMIVIRE有可能找到一些新应用。也许是在基因组编辑,也许是在其他的领域。Nature重要发现:新型CRISPR样系统

其次,Gladstone研究所的华人科学家齐磊(Stanley Qi)在其之前的研究基础上,第一次采用CRISPR-Cas9系统的变种技术,改变了读取诱导多能干细胞(iPSCs)基因组的方式。这是在构建遗传病细胞模型上取得的一个重大技术进步。

标准CRISPR系统利用Cas9蛋白,通过在细胞DNA中造成小切口来删除基因组某一精确的部分。CRISPRi是建立在这一技术之上,利用了一种特殊失活版本的Cas9蛋白和另一个抑制蛋白KRAB。这些蛋白定位在基因组的靶位点上,无需切割DNA就可以抑制基因表达。

这项研究在iPSCs、T细胞和用干细胞生成的心脏细胞中均证实了CRISPRi更为强大的能力。例如他们利用基因组编辑来抑制对心脏功能至关重要的一个基因构建出了心脏病模型。华人学者齐磊:比CRISPR-Cas9更优的CRISPRi

同时来自加州大学的研究人员从几个方面改造了CRISPR-Cas9系统,优化其在RNA追踪方面的功能。这一技术的一个潜在应用就是随时间推移在病变神经元中追踪RNA运输,以鉴别出这些疾病的分子特征,支持开发出一些疗法。正如CRISPR-Cas9使得所有使用基础设备的科学家都能够实现遗传工程操纵一样,RNA靶向Cas9可以支持无数其他的努力来研究RNA加工在疾病中的作用,或鉴别出逆转RNA加工缺陷的药物。首次利用CRISPR技术追踪RNA

此外,还有日本的科学家开发出了两种基因改造新技术:lsODN(long single-stranded oligodeoxynucleotide)和2H2OP(two-hit two-oligo with plasmid))。这两种方法利用了CRISPR-Cas系统和ssODN(单链寡核苷酸)。

研究人员结合了ssODNs与CRISPR-Cas系统化微调。他们首先将多聚腺苷酸尾(poly(A))添加到表达Cas9 mRNA的质粒上,用这一CRISPR-CasCRISPR-Cas系统提高基因编辑的效率。利用Cas9-poly(A),他们采用了两种方法来完成相对较长的DNA片段,如GFP序列的靶向基因敲入。第一种方法利用长ssODNs (lsODNs)作为靶向供体。第二种方法涉及共同注射两个gRNAs作为“剪刀”切割基因组DNA和供体质粒DNA中的靶位点,两个短ssODNs作为“浆糊”连接切割位点的末端。

利用开发出的两种基因改造方法,该研究小组成功实现了高效、精确敲入GFP基因,导入了近200kbp的大片段基因组区域(这是采取传统方法不可能做到的),并用人源基因替代了大鼠基因,构建出了基因人源化的动物。Nature子刊:新型CRISPR大片段基因敲入技术

虽然目前谁也不知道CRISPR会走到哪一步,但是这种技术确实正如Nature杂志评论性文章中提到的一样:CRISPR,基因编辑还只是头盘菜。

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