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进化中的CRISPR技术又有新突破

来自哈佛医学院和麻省总医院的研究者们在最新一期Nature杂志上发表了他们新改进的CRISPR-Cas9技术,识别序列的范围更大,识别也更为精准。

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文章第一作者Benjamin Kleinstiver介绍说新技术里的Cas9变种可以识别那些野生型Cas9无法修饰的人类和斑马鱼基因的位点,这使得CRISPR技术在多变的基因组里识别范围大大增加。


CRISPR-Cas9核酸酶由Cas9蛋白和20个核苷酸长的RNA分子组成。Cas9蛋白负责切断DNA双链,RNA分子用于识别目标序列,不过在目标序列旁边还要有可以被Cas9识别的PAM才能让酶发挥作用。实验室里通常使用的SpCas9来自于细菌Streptococcus pyogenes,它所需要的PAM序列一般为NGG形式,这在某种程度上限制了Cas9使用的范围。


为了克服这一限制,该研究组建立了一套工程化系统,用进化研究的方法,从大量随机突变的SpCas9变种中找到了可以识别新PAM序列的突变组合。


这些新的Cas9变种将序列识别的范围扩大了两倍。同时他们还发现了一个SpCas9变种可以减少基因编辑里的脱靶问题。此外,研究人员还在细菌Streptococcus thermophiles和Staphylococcus aureus里发现了两个较小的Cas9直系同源蛋白St1Cas9和SaCas9。


文章的通讯作者Joung表示, 他们的新发现应该对所有使用Cas9的研究人员有所帮助,另外他认为此研究更重要的意义在于,他们首次证实SpCas9可以用定向蛋白质进化的方法改进,他们相信利用类似的方法还可以改进Cas9酶其他的特点来满足更多的需要。麻省总医院已经为文章中的SpCas9申请了专利。


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