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Nature:化学修饰的RNA增强了CRISPR-Cas编辑效率

摘要 : 斯坦福大学和安捷伦公司的研究团队进一步改良了CRISPR/Cas9系统。他们对人工合成的sgRNA进行了化学修饰,成功增强了CRISPR/Cas9在人类原代细胞中的基因组编辑效率。这一成果发表在六月二十九日的Nature Biotechnology杂志上。

 细菌一直在与病毒或入侵核酸进行斗争,为此它们演化出了多种防御机制,CRISPR/Cas适应性免疫系统就是其中之一。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合,可以在引导RNA的指引下,靶标并切割入侵者的遗传物质。

2012年研究者们利用这一特点,将CRISPR系统发展成了强大的基因组编辑工具。该系统使用简单而且扩展性强,很快便成为了生物学领域的香饽饽。2015年基因组编辑热潮在持续发酵,CRISPR/Cas9仍旧是最引人注目的话题之一,相关论文被大量下载和引用。

日前,斯坦福大学和安捷伦公司的研究团队进一步改良了CRISPR/Cas9系统。他们对人工合成的sgRNA进行了化学修饰,成功增强了CRISPR/Cas9在人类原代细胞中的基因组编辑效率。这一成果发表在六月二十九日的Nature Biotechnology杂志上,文章通讯作者是斯坦福大学的Matthew H Porteus和安捷伦公司的Laurakay Bruhn。

几乎所有实验室都可以很方便的进行CRISPR基因组编辑,你只需要在自己感兴趣的细胞或生物中表达Cas9内切酶和引导RNA(gRNA)。内切酶Cas9会在gRNA的指导下引入位点特异性的双链断裂,然后细胞通过同源重组进行修复,最终改写基因组的特定位点。细胞修复DNA双链断裂主要有两种途径:非同源性末端接合(NHEJ)和同源介导修复(HDR)。CRISPR/Cas9主要依赖于HDR,但HDR比NHEJ的效率低很多,这大大影响了CRISPR/Cas9的编辑效果,阻碍了这一技术的广泛应用。

研究人员合成了sgRNA并对其进行了化学修饰。随后他们在人类原代T细胞和CD34+造血干细胞中进行了基因组修饰。研究显示,经过修饰的sgRNA可以大大提高CRISPR/Cas9的编辑效率。

研究指出,将经过化学修饰的sgRNA与Cas9 mRNA(或蛋白)共同送入细胞是构建高效CRISPR-Cas系统的有效途径,而且可以避免与DNA递送有关的毒性。这个简单有效的改良可以使CRISPR-Cas成为更强大的工具,加速这一技术在临床治疗等多个方面的应用。

原文标题:Chemically modified guide RNAs enhance CRISPR-Cas genome editing in human primary cells

原文摘要:CRISPR-Cas-mediated genome editing relies on guide RNAs that direct site-specific DNA cleavage facilitated by the Cas endonuclease. Here we report that chemical alterations to synthesized single guide RNAs (sgRNAs) enhance genome editing efficiency in human primary T cells and CD34+ hematopoietic stem and progenitor cells. Co-delivering chemically modified sgRNAs with Cas9 mRNA or protein is an efficient RNA- or ribonucleoprotein (RNP)-based delivery method for the CRISPR-Cas system, without the toxicity associated with DNA delivery. This approach is a simple and effective way to streamline the development of genome editing with the potential to accelerate a wide array of biotechnological and therapeutic applications of the CRISPR-Cas technology.

来源: Nature Biotechnology 浏览次数:0

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