2016年8月18日-crispr-cas9工具允许科学家几乎可以随意改变他们的基因组。人们称赞它明显比以前的技术更简单、更便宜、更通用。Crispr-cas9在世界各地的实验室闪耀,并在医学和基础研究方面带来一些新的应用。

然而,这项技术也有其局限性。加州大学圣地亚哥分校的生物工程学家普拉夏特·马里指出,它擅长到达基因组的特定位点并在那里切割。"但有时你会对更多的应用感兴趣."

今年年初,研究人员满怀热情地奔向一个名为ngago的新基因编辑系统。这也显示了他们对crispr-cas9的不满和寻找替代方法的强烈动机。哈佛医学院的遗传学家乔治·丘奇说:“这意味着每一项新技术都是多么脆弱。”

Ngago只是不断扩大的基因编辑工具库中的一员。在这个工具库中,有些是crispr的变体,而另一些则提供了一种编辑基因组的新方法。

cas9的迷你版

也许有一天,crispr-cas9会被用来重写一些导致遗传病的基因。然而,这个系统的组成部分- cas9酶和一段通向目标序列的核糖核酸太大,无法装入基因治疗中最常用的病毒基因组中,也无法将外源遗传物质输送到人类细胞中。

从葡萄球菌获得的迷你cas9形式是溶液。它很小,可以塞进市场上用于基因治疗的病毒里。去年12月,两个研究小组使用mini cas9纠正了导致小鼠Duchenne肌营养不良的基因。

扩大范围

Cas9不会到处切割——一定有某种dna序列存在于切割位点附近。这一要求在许多基因组中很容易满足,但对于一些实验来说,这可能是一个痛苦的限制。研究人员正在寻找一些微生物来提供不同序列要求的酶,从而扩大可以修饰的序列数量。

这种酶,cpf1,可能会成为一个有吸引力的替代品。Cpf1比cas9小,序列要求不同,特异性高。另一种酶c2c2的目标是核糖核酸而不是脱氧核糖核酸,这一特性有可能研究核糖核酸并利用核糖核酸基因组对抗病毒。

真实编辑器

很多实验室只用crispr-cas9删除一部分基因,从而破坏其功能。丘奇说:“人们想宣布这样的编辑是一种胜利,但烧一页书并不意味着编辑这本书。”

想把一个序列换成另一个序列的研究人员面临着更困难的任务。当cas9切割dna时,细胞在缝合断裂的末端时经常会犯一些错误。这可能会导致许多研究人员想输。

想要重写dna序列的研究人员依赖于不同的修复信号路径,新序列可以插入其中——这一过程比容易出错的缝合发生得更少。明尼苏达大学的植物学家丹尼尔·沃伊塔斯(Daniel voytas)说:“每个人都说,在未来,我们可能能够同时编辑多个基因,但我认为:‘我们现在甚至不能高效地编辑一个基因。’"

但过去几个月的一些进展给沃伊塔斯带来了希望。今年4月,研究人员宣布他们禁用了cas9,并将其与一种能将一个dna碱基转化为另一个碱基的酶联系起来。丧失能力的cas9仍然以其指导rna指定的序列为目标,但它不能切割它:它的连接酶转化dna碱基,最后将这里的C碱基转化为T碱基。最近,发表在《科学》杂志上的一篇论文报道了类似的结果。

{科研}盘点基因编辑新利器

Voytas等人希望连接其他使cas9失效的酶会产生不同的序列变化。

chase argonaute

今年5月,发表在《自然-生物技术》杂志上的一篇论文推出了一个全新的基因编辑系统。研究人员说,他们能够使用一种叫做argonaute的蛋白质在预定的位置切割dna,而不需要指导rna或特定的相邻基因组序列。相反,他们使用了一个对应于目标区域的短dna序列来编程argonaute蛋白。

这项研究引起了人们的兴奋和猜测,crispr-cas9将被取代,但一些实验室迄今无法复制这些结果。韩国首尔国立大学的基因组工程师金镇洙提到,来自其他细菌的克隆有望提供一条前进的道路。

编程一些酶

其他基因编辑系统也在准备中,虽然有些已经流浪多年。在一个大规模的细菌研究项目中,丘奇的实验室没有接触crispr,而是依靠一种叫做lambda red的系统,这种系统可以被编程来修改dna序列,而不需要指导rna。但是,虽然实验室进行了13年的研究,λ红只能在细菌中发挥作用。

丘奇和其他人说,实验室还在开发整合酶和重组酶,用作基因编辑器。“通过利用酶的多样性,我们可以生成一个更强大的基因组编辑工具箱。我们必须继续探索这些未知的东西。”

标题:{科研}盘点基因编辑新利器

地址:http://www.bafangchuanqi.cn/yljx/14123.html