David Liu最新《Nature》文章:我有更强健的CRISPR,你想试用吗?

【字体: 时间:2018年03月02日 来源:生物通

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  麻省大学医学院的CRISPR先驱Erik Sontheimer 评价:“这是一个非常令人印象深刻的重要工作。”

  

革命性的基因编辑方法CRISPR创造了不少奇迹,但它还不是最完美的:它的标准成分只能在有限的基因组中寻找并切割DNA,作为分子剪刀它的表现却不稳定,容易导致“非靶基因”突变。许多团体都在努力完善CRISPR,哈佛大学的化学家刘大卫(David Liu)是该领域的杰出之士,他们团队在《Nature》发表文章报道最新研究成果——迄今为止最精确和灵巧的CRISPR版本。

尽管CRISPR的使用方法很多,归根究底它们都依赖一个由RNA构成的引导分子加一个DNA切割酶(最常用的DNA切割酶是Cas9),该复合体能在具有特定分子特征的DNA上着落。标准CRISPR工具包使用的是酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)的天然spCas9,它只能在DNA一端固定为3个特定碱基(NGG,N代表任何核苷酸,G表示鸟嘌呤分子)的情况下着陆。人类基因组32亿碱基对中大约仅十六分之一有这个正确序列,“这真是一个大限制条件,”刘教授说。

2月28日,《Nature》在线报道,经过改造的新型Cas9酶比现行Cas9至少增加了4倍的对接位点。这意味着过去许多CRISPR无法触及的人类疾病基因,现在都可进行编辑了。

刘教授的实验室对spCas9s做了大量微调改造工作,然后选择使用范围更广的64种组合前间区序列邻近基序(PAM)区,他们将这种酶命名为xCas9s,该酶的最佳识别序列是NGN,该组合在基因组中的含量约为四分之一。

这项研究的重要意义在于,传统上,人们认为作为细菌天然免疫策略的Cas9,在DNA特异性结合位点识别方面不应该存在可商量的余地。“PAM结合像是一个守门人,如果守门人喝醉了,Cas9就会失控的开始狂欢,搞砸打靶任务,”刘教授解释道。但是这篇文章的结果却让所有人出乎意料。“如果你问我为什么会这样,回答是我也不知道它的确切机理,”他说。

Stanley Qi是斯坦福大学的CRISPR研究员,他说这是一个双赢的“惊喜”,对许多实验室来说更是一个启发。“真正的考验是,其他人是否愿意用xCas9s代替老版本,”Qi说。“至少在我的实验室,我非常渴望用它做出新的应用尝试。”

刘教授警告说,标准版本的Cas9的能力经历了多年考验,目前为止他们用xCas9只测试了几十个位点,与成千上万的证明案例相比,xCas9还很年轻。“我并不是100%肯定xCas9能比平spCas9,”他说。“我只是希望能有更多的人去测试它,从而找到答案。”

原文检索:Evolved Cas9 variants with broad PAM compatibility and high DNA specificity

(生物通:伍松)

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