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    動物所開發新型基因組編輯工具CRISPR/Cas12b
    2018年11月28日 08:43:00  來源:動物研究所    字體大小[]

      近年,CRISPR基因編輯技術及其相關應用成為生命科學領域備受關注的熱點研究方向。基于這種技術,科學家們可高效、快速、便捷地對感興趣的基因進行編輯,從而在基礎科研、農業和醫學的發展中具有重要應用。 

      目前CRISPR系統中有兩類效應蛋白家族(Cas9Cas12a/Cpf1)被成功改造成哺乳動物及其它模式生物的基因組編輯工具,包括首先由Doudna JACharpentier EZhang F等實驗室在2012年和2013年報道的Cas9系統。她/他們利用Cas9系統有效地實現了哺乳動物基因組的編輯,并帶動了基因編輯領域的迅猛發展,將基因編輯技術成功拓展到基因轉錄表達調控、表觀遺傳修飾、全基因組功能篩選、堿基編輯、基因組成像和細胞譜系追蹤等多種生物學應用。以及Zhang F等人在2015年發現并改造的Cas12a(又稱為Cpf1)系統,也能實現哺乳動物等多個物種的基因組編輯。與此同時,科學家們也在一直致力于新的基因編輯系統的建立,尤其是更適合基因治療使用的工具系統。 

      近年來鑒定出的一個新的CRISPR系統,Cas12b(又稱為C2c1),因其嗜高溫的特性沒能應用于基因組編輯。中國科學院動物研究所研究團隊通過系統挖掘,成功地鑒定出若干能在人體生理溫度工作的Cas12b/C2c1酶。經過系統改造,兩種Cas12b/C2c1酶被成功開發成為哺乳動物基因組編輯工具,能夠編輯人類細胞基因組并應用于制備動物疾病模型。這些Cas12b/C2c1是雙RNA導向的核酸酶,識別5'-TTNPAM序列,切割DNA后產生粘性末端。進一步改造可以將這些Cas12b/C2c1酶用于基因組的激活等延展應用。與之前報道的Cas9Cas12a/Cpf1酶相比,Cas12b/C2c1酶有若干優勢與特點:(1Cas12b/C2c1比應用最為廣泛的SpCas9Cas12a/Cpf1更小,因此更容易用于需要在體遞送的基因治療。(2Cas12b/C2c1能夠在寬廣的溫度范圍和pH范圍保持高的酶活性,有望適用于具有不同生理溫度的多個物種。同時與SpCas9相比,Cas12b/C2c1核糖核酸酶(RNP)在人血漿中更穩定。(3Cas12b/C2c1很難耐受向導RNA與靶DNA之間的堿基錯配,因此比SpCas9Cas12a/Cpf1的脫靶效應更小,這意味著它在進行基因組編輯時更加安全。針對這項新技術,該研究團隊已于一年前提交了專利申請,并正在開發這項技術在基因治療中的應用。 

      相關成果于1127日在國際學術期刊Cell Discovery 發表。該研究工作由動物所和中科院干細胞與再生醫學創新研究院完成。動物所研究員李偉為論文的通訊作者;博士生滕飛、崔彤彤為共同第一作者。該研究受到中科院戰略科技先導專項及科技部、基金委等的資助。 

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