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Nature | CRISPR工具:通过将RNA复制到基因组中实现高效的基因组编辑


编译:浩洁,编辑:十九、江舜尧。

原创微文,欢迎转发转载。

苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系的Randall Platt教授于2019年11月11日在Nature发表题目为《CRISPR tool modifies  genes  precisely by copying RNA into the genome》的文章,该研究在CRISPR的基础上,提出“搜索-替换”的基因组编辑方法,其编辑效率更高,应用类型更广,对生物医学科学领域基因组编辑研究具有直接和深远的影响。

主要内容  

传统的基因组编辑中,Cas9经介导RNA在基因组中的特定位置产生双链断裂。宿主细胞的DNA修复机制在模板DNA的引导下修复断裂,将模板序列合并到双链中(图1a)。其编辑效率较低单碱基编辑技术的出现具有里程碑式的意义,其由只产生单链断裂的Cas9与脱氨酶组成。Cas9产生单链断裂后,脱氨酶对切口附近的特定碱基进行修饰(C转化为U)。DNA自身修复切口并将G-U转化为A-T(图1b)。其编辑效率较高,但仅限于单碱基编辑
图1|基因组编辑的演变
“搜索-替换”的基因组编辑方法由只产生单链断裂的Cas9和逆转录酶组成,经过两次介导RNA实现编辑功能。搜索部分为:Cas9在介导RNA作用下产生单链断裂,逆转录酶产生与替换部分的RNA序列互补的DNA序列,并将其整合在切割处的DNA末端,同时原始DNA序列被切断。此时被修饰的双链DNA由两条非互补链组成:经Cas9切割的链和未被Cas9切割的完整链。细胞中不能容忍非互补序列,必须通过DNA修复过程固定其中一条链以匹配另一条链,此过程通常优先保留完整链,因此需要使用第二个RNA介导将切割指向完整的链,以增加该链被修复以匹配编辑序列的可能性。最终DNA修复被切割的链以产生完全编辑的双链,实现序列替换。
这种“搜索-替换”的基因组编辑方法效率更高,可应用于多种细胞类型,虽然目前仍存在一些问题,但可能通过后续微调和相关实验克服,潜在研究价值巨大。

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