CRISPR华裔牛人不止张锋 这位学者连发Nature子刊等文章改进CRISPR

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年2月16日 来源:生物通

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  作为纳斯达克CRISPR“第一股”Editas公司的联合创始人之一,哈佛大学化学与化学生物学教授、Howard Hughes医学研究所研究员David R. Liu也是著名的CRISPR科研人员,在其研究组最近的一篇发表于Nature Biotechnology杂志的论文中,研究人员增加了CRISPR基因靶向的范围,而且将编辑框从5个核苷酸缩小到1-2个核苷酸,增加了碱基编辑的精确度。

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生物通报道:作为纳斯达克CRISPR“第一股”Editas公司的联合创始人之一,哈佛大学化学与化学生物学教授、Howard Hughes医学研究所研究员David R. Liu也是著名的CRISPR科研人员,据称这位教授是一位从来没有做过博士后的年轻教授,他早年毕业于哈佛大学,1999年在加州大学伯克利校区攻读博士学位,在Peter Schultz教授指导下从事核糖核酸研究,并自主首次开始活细胞遗传密码的研究。之后就被哈佛大学任命为助教授,2004年晋升为教授。Liu教授曾被麻省理工学院技术评论列入全球Top 100 青年发明家(35岁以下),“大众科学”亦将其列入全美Top10最具才气的青年科学家。

在CRISPR研究方面,David R. Liu一直致力于改进这种基因组编辑关键技术,他曾于2013年联合加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna教授,率先对Cas9进行了一次详细的特异性分析,揭示了Cas9能够导向其编程靶向的DNA序列的精确度,以及这一蛋白质/RNA复合物对于诱饵脱靶序列的敏感度。

此后也是成果不断,如去年在Nature上发表的文章,实现了CRISPR只“剪”单个碱基的突破。 大多数与遗传变异相关的疾病都是点突变,现有的遗传方法对修复点突变都不是非常有效,他提出的方法为CRISPR只剪单个碱基的功能提供了更多的证据。

去年年底其研究组还在Cell杂志上发表综述,汇总了能够实现哺乳动物基因组编辑的、基于CRISPR的技术,以及这些技术的多种应用,强调了基因编辑技术在基础研究、生物技术、疾病治疗等方面的一些显著进展。

最近的一篇论文发表于Nature Biotechnology杂志上,文章指出来自化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes)的Cas9碱基编辑方法优点很多,譬如不需要形成双链DNA切口,或者供体DNA模板。这一组研究人员报道了利用不同PAM的基因工程和天然Cas9突变,实现了五个C到T(或G到A)的基础编辑,增加了基因靶向的范围。而且将编辑框从5个核苷酸缩小到1-2个核苷酸,增加了碱基编辑的精确度。

这项研究进一步改进了CRISPR技术,实现了相邻C核苷酸的区分,防止了相似的编辑,并且令疾病相关靶标Cs数目翻倍。这对于CRISPR技术在临床上的应用奠定了基础。

David R. Liu也一直致力于CRISPR临床上的应用,他曾表示“众所周知,有能力操控我们的基因组结构有可能会对人类的健康产生深远的影响。但在你施予患者某些将改变他们基因的治疗之前,你需要非常地确定它将不会在别处造成意料之外的效应,因为切割一个靶位点以及脱靶位点有可能意味着导致治疗疾病或是触发癌症形成两种不同的结局。”

“一个重要的信息就是要在活性和特异性之间进行权衡。这是一个重要的教训,因为当科学家们开发这些工具成为有希望的治疗时,他们需要确保在提高活性时,不会导入新的脱靶切割效应。”

生物通:万纹)

原文摘要:

Increasing the genome-targeting scope and precision of base editing with engineered Cas9-cytidine deaminase fusions

Base editing induces single-nucleotide changes in the DNA of living cells using a fusion protein containing a catalytically defective Streptococcus pyogenes Cas9, a cytidine deaminase, and an inhibitor of base excision repair1. This genome editing approach has the advantage that it does not require formation of double-stranded DNA breaks or provision of a donor DNA template. Here we report the development of five C to T (or G to A) base editors that use natural and engineered Cas9 variants with different protospacer-adjacent motif (PAM) specificities to expand the number of sites that can be targeted by base editing 2.5-fold. Additionally, we engineered base editors containing mutated cytidine deaminase domains that narrow the width of the editing window from ~5 nucleotides to as little as 1–2 nucleotides. We thereby enabled discrimination of neighboring C nucleotides, which would otherwise be edited with similar efficiency, and doubled the number of disease-associated target Cs able to be corrected preferentially over nearby non-target Cs.

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