新型 CRISPR 用“骗术”来编辑基因

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从学术研究的基本工具走入临床基因治疗范畴,CRISPR提供了生物医学领域更多可能性。然而,当一个技术占有不可取代的地位之时,他的安全性与稳定性将更显重要。CRISPR基因编辑技术可以剪辑、置换、编修DNA序列,透过破坏目标基因的起始点序列则可达到关闭基因表现的目的,然而,在基因编辑的过程中,可能会引发其他问题,例如DNA序列在目标基因以外的位置断裂、断裂的DNA重新附着到不同的染色体上等等,尚待科学家逐一克服。

CRISPR-SKIP 跳脱旧有基因编辑方式

伊利诺大学香槟分校的研究人员近期在 CRISPR 技术改良上有了新进展,其研究成果发表在《Genome Biology》期刊中,,透过结合“单碱基编辑”等高精确度的技术,使得基因编辑更具准确性。团队提出一种称为 CRISPR-SKIP 的基因编辑方法。可以选择性地从跳过含突变的外显子,同时保持其他正常区域的完整性。CRISPR-SKIP 技术不会破坏 DNA序列,而是改变目标 DNA 序列中的单点位置,使细胞在将其转录成 RNA 时跳过一小部分的序列,从 DNA 和 RNA 定序结果来看,CRISPR-SKIP 技术可以靶向特定碱基并且高效的跳过外显子序列,且不同靶向的 CRISPR-SKIPs 还可以在一个基因中跳过多个外显子。此方法不仅可以用来消除突变的基因序列,还可以影响基因的表达和调控方式。未来将可应用于治疗由基因突变引起的遗传性疾病,如杜兴氏肌营养不良症 (Duchenne Muscular Dystrophy)、亨廷顿氏病(Huntington Disease)以及某些癌症等。

伊利诺大学香槟分校生物工程学教授 Pablo Perez-Pinera 表示:“鉴于传统基因编辑存在破坏 DNA 的问题,我们必须找到改变基因编辑的方式,而 CRIPSR-SKIP 技术可以在不破坏 DNA 的情况下调控基因表现。”

诱骗细胞,改变基因表现位置

在哺乳类动物细胞中,基因可被大致分为编码区的外显子序列以及非编码区等两种 DNA 序列。细胞将基因序列转录成 RNA 时,会依照 DNA 序列中的信号来辨认外显子区域。CRISPR-SKIP 则是透过基因编辑的方式,在外显子序列开始之前,改变单个碱基,使细胞将此外显子区域辨认成非编码区域来读取,用此诱骗方式改变基因表现位置。当细胞将外显子视为非编码区时,此段外显子序列将不会出现在成熟的 RNA 序列中,透过这个方法,可有效地去除相对应的氨基酸,改变蛋白质产物的活性、功能等。

缺少部分氨基酸的蛋白质,仍可保留部分或完全的活性,而这样的少许改变,却足以改善或治愈某些遗传疾病,当有需要重新开启外显子,可简单地透过逆向的方式达成。目前,研究团队已经在健康与罹患癌症的小鼠和人类等多种细胞系中测试 CRISPR-SKIP 的技术,并尝试提高 CRISPR-SKIP 的靶向特异性,以便更接近临床应用的需求,更安全且精准的基因疗法指日可待。

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文/ Alma、Ching-Hsu Yang

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参考资料:https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-018-1482-5

 

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