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两种新方法能增强基因编辑精准度

美国科学家发现,较短的向导核糖核酸和Cas9核酸内切酶二聚体均能提高基因编辑技术精准度,可对基因组进行更加准确的编辑和修饰。相关结果近期发表于《人类基因疗法》杂志上。

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多种细菌和古细菌中存在很多成簇的、规律间隔的短回文重复核糖核酸序列(CRISPR)和CRISPR相关基因(Cas genes)。CRISPR-Cas是一种天然免疫系统,可对抗病毒以及其他病原体对细菌的入侵。科学家利用这一系统可在多种细胞特定的基因组位点上进行切割的特性,对基因组进行靶向修饰、插入新的遗传物质,进而用来快捷有效地建立转基因细胞系或培育转基因动物。


目前最流行和有效的基因组编辑工具是CRISPR-Cas9 RNA引导核酸酶系统。但是,该系统存在一定的局限性,它在编辑过程中经常会在基因组的非目标位置产生非必要的脱氧核糖核酸(DNA)突变,也就是脱靶效应,这在一定程度上阻碍了其应用。


为克服这一问题,哈佛医学院和马萨诸塞州综合医院的研究人员开发出两种能够有效提高该系统编辑基因精准度的方法。其一,缩短向导核糖核酸分子的长度,制造出更短的与目标DNA区域结合的位点;其二,在Cas9核酸内切酶上添加一个新的结构域,可促进核酸酶形成二聚体。


研究表明,这两种方法均能显著提高CRISPR-Cas9 RNA引导核酸酶对目标DNA区域的靶向特异性,从而提高基因编辑和修饰的精准度。这对更加高效地培育转基因生物和细胞系,以及研究和治疗人体疾病大有帮助。


同时,研究人员发现,由上述两种不同方法结合形成新的复合物,在人类癌细胞和胚胎干细胞内具有更高的生物活性,基因编辑的精准度比单独使用其中一种方法的效果更明显。


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