Nature Biotechnology:可以将整个基因插入基因组的新一代CRISPR技术!

【字体: 时间:2023年01月19日 来源:Nature Biotechnology

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  这种方法可以用来插入一个完整的正常或“野生型”替代基因,不管病人的特定突变是什么样的,它都可以作为一种疾病的全面疗法。

  

研究亮点:

  • 研究人员已经开发出一种改进的方法,可以更准确地将大片段的DNA序列(如整个正常的替代基因)插入细胞中

  • 这一进展可能会导致具有广泛临床应用技术的发展,修复不同的致病突变

许多遗传疾病是由散布在整个基因上的不同突变引起的,为每个患者的突变设计基因组编辑方法是不切实际的,而且成本高昂。

麻省总医院(MGH)的研究人员最近开发了一种优化方法,可以提高将大DNA片段插入基因组的准确性。

这种方法可以用来插入一个完整的正常或“野生型”替代基因,这可以作为一种疾病的全面治疗,而不考虑患者的特定突变。

这项工作涉及对一类新技术的优化,即CRISPR相关转座酶(CAST),这是一种很有前途的工具,用于大规模的DNA插入,可以通过一个可重编程的引导RNA轻松定向到所需的基因组部位。

然而,在自然状态下,CAST对于基因组编辑应用来说具有不理想的特性,即产品纯度不高(长时间内只有预定的DNA序列被插入到基因组中),以及在基因组中的非预定位点上出现不必要的脱靶整合率相对较高。

由麻省理工学院和MGH的研究生Connor Tou和高级作者Ben kleinver博士领导的团队,在他们发表在《自然生物技术》上的研究中,通过使用蛋白质工程方法修改CAST系统的特性来解决这些缺点。

他们发现,在CAST中添加一种称为切痕归巢内切酶(nicking homing endonuclease,生物通注)的酶,可以显著提高产品纯度,达到预期的插入点。

对CAST结构的进一步优化导致DNA插入在预期的基因组靶点上具有高整合效率,大大减少了不必要的脱靶位点的插入。

研究人员将新的改进系统称为“HELIX”,这是 Homing Endonuclease-assisted Large-sequence Integrating CAST-compleX的缩写。

“这是一种可推广的方法,可用于将各种CAST系统修改为更安全、更有效的版本,具有高产品纯度和全基因组特异性,”Tou说。

“通过结合新见解,我们创造了靶向整合特异性超过96%的HELIX系统,而自然存在的野生型CAST系统约为50%。我们还确定HELIX在人类细胞中保持其优势特性。”

Kleinstver指出,这项技术的应用可能超出了恢复致病突变个体正常健康基因的能力。

“此外,可编程DNA整合可以促进细胞工程,在目标位置安装大型基因序列可以赋予细胞新的能力,同时避免传统随机整合方法带来的安全性、有效性和制造问题。”

文章标题

Precise cut-and-paste DNA insertion using engineered type V-K CRISPR-associated transposases


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