Posted by on May 12, 2018 5:41 pm
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Source: cutting-edge| cell viability increased by 7 times! More accurate CRISPR born

▎药明康德/报道

使用CRISPR基因编辑技术对DNA进行编辑时常被喻为用剪刀对新闻稿进行剪贴&# 12290;然而,剪贴词句相对容易,删除单个字符或者立即了解剪贴对文字&# 24847;思的影响却十分困难。科学家们希望能够运用CRISPR技术将DNA中致病的基因 变异切除,并替换成正常的DNA序列。为了达成这一目标,CRISPR技术的精&#30830 ;性仍然需要得到提高

the CRISPR技术常被喻为“基因剪刀”(图片来源:123RF. com)

日前,由斯坦福大学(Stanford University)和美国国家标准与技术研究院(NIST)联合构建的生& #29289;计量学联合倡议(JIMB)组织的研究人员开发出一种名为MAGESTIC的下一代CRISPR技& #26415;平台。这一平台将CRISPR技术从粗糙的剪贴工具,变为高级的文字处理& #22120;,利用类似“查询”与“替换”的功能对遗传物质进行精确编辑。& #36825;一成果发表在《Nature Biotechnology》上。

使用CRISPR技术对基因组进行编辑需要精确完成以下几个步骤:1.&# 22312;细胞DNA的特定位点进行剪切;2.&# 22312;切开的位点准确引入需要加入基因组的序列;3.&# 20934;确观察到基因编辑产生的后果。目前的CRISPR技术使用指导RNA(guide RNA&#Identification Number of 65292;gRNA)引导对DNA&# 24207;列的精确剪切,供体DNA(donor DNA)帮助将需要加入特定位点的DNA序列引入基因组 。

目前,the gRNA能够引导对基因组中特定位点的精确剪切,但是下一步的DNA修&#34917 ;过程往往不够精确,很多时候修补过程会引入随机突变,而人工表&#36798 ;的供体DNA序列不能有效地整合到基因组中,这导致大量细胞在基因&#32534 ;辑过程中死亡。对于细胞来说,让DNA修复机制在包含上百万到上亿&# 20010;碱基对的DNA序列中找到合适的供体DNA是一件很有挑战性的工作。MAGESTIC平台&#22312 ;这方面的进步是使用了名为“主动供体募集(active donor recruitment)”的手段,将&#20154 ;工合成的供体DNA片段募集到剪切位点的周围。这一募集手段让细胞&#23384 ;活率提高了七倍

the ▲MAGESTIC平台以新的方式使用细胞条形码,为CRISPR基因编辑增加了新的精度&#32423 ;别(图片来源:Kelly Irvine/NIST)

MAGESTIC与以往高通量CRISPR基因编辑技术的另一个显著区别在于,细胞条形码&#30340 ;设计。过去,研究人员通常用质粒(plasmid)来表达the gRNA,并存储条形码序列&#20197 ;追踪细胞的突变,这些质粒DNA会随着细胞的生长和分裂进行复制,并&# 20256;递到下一代细胞中。但是,每个细胞中质粒DNA的数量可以从10个到40个&#19981 ;等,这会导致条形码的数量无法用来精确检测细胞的数目。新的MAGESTIC技&# 26415;平台能将条形码整合到细胞的染色体中,这一改进让条形码的数目&# 21464;得稳定,使它们可以更精确地预测细胞的数量。

虽然在过去20年里,对DNA的测序和编辑技术出现了大幅度的进展,但是&# 31185;学家们对基因组中存在的自然变异的功能和它们对疾病的影响仍然&# 32570;乏了解。MAGESTIC可以通过精确地编辑每一个自然发生的基因变异,并且把& #23427;们和其它基因变异进行比较来增进对自然变异的理解。MAGESTIC的另一个优 势是能够在一个试管里对上百万个细胞进行高通量基因编辑,而& #36807;去的技术平台需要不同实验来对每个基因变异进行编辑。

“现有的技术进步让我们不但能够对基因组的每个碱基对进行测序,& #32780;且能够对它们进行修改。但是我们仍然需要更好地理解修改的后果& #65292;”这篇论文的资深作者、斯坦福大学遗传学教授Lars Steinmetz博士说:“MAGESTIC平台好 比让我们在基因组这本书中对单个字符进行修改,然后观察这种修改 对文字意思的影响。而我们的供体募集手段让需要添加的新信息被精 确放置到剪切出现的那一页中。”

参考资料:

[1] Taking the CRISPR from clipping scissors to word processor

[2] Multiplexed precision genome editing with trackable genomic barcodes in yeast

Published at Sat, 12 May 2018 17:41:43 +0000