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CRISPR技术再出加强版?新技术能够实现高通量基因编辑与筛选!

发布时间:2020-11-11
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  >>>> CRISPR技术再加强

  CRISPR技术作为一项功能强大的基因编辑工具,它革命性地使对基因高精密度的剪切与填补成为可能。但是目前基因编辑后对基因功能变化的追踪可以说十分费劲,需要对编辑后的基因逐个分析其功能对细胞的影响,这一过程通常需要数周来完成。

  UCLA的研究人员在现有基因功能分析技术的基础上大大提高了分析的效率,用过去分析几个基因的时间可以同时对数以万计的基因功能进行分析。这一研究进展发表在最新一期的Nature Genetics上。通过这一技术上的突破,研究人员能够提高对细胞损伤以及疾病进展相关基因的辨识能力。

  文章的主要作者之一Leonid Kruglyak表示,“多年以来,研究人员一直使用CRISPR技术来同时剪切多个基因,但是却缺少用CRISPR同时编辑多个基因的方法。我们实验室第一次实现了在真核细胞中大规模实现这项技术。”

  CRISPR即规律成簇的间隔短回文重复(ClusteredRegularly Interspaced Short Palindromic Repeats)的缩写,这种序列与剪刀样蛋白Cas9以及引导分子组合可以准确的对基因组上位点进行剪切,同时也可以通过搭配基因修复质粒的方法实现插入新的DNA片段。

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  图1:CRIPSR/CAS9系统中CAS9酶比对引导序列与基因组DNA序列实现对基因组DNA切割

  图片来源:https://www.thermofisher.com/content/dam/LifeTech/global/life-sciences/Cloning/gene-synthesis/images/0114/crispr-caslg.jpg

  >>>> CRISPR同时编辑多个基因

  “为了使CRISPR正确的对基因组进行编辑,每个细胞需要接收到正确的引导序列和修复质粒的组合。”文章的第一作者Meru Sadhu表示“如何同时将正确的组合导入到数万的细胞中是一个难题。” 在此项研究中,UCLA的研究人员通过物理的方法将数万的引导与细胞配对,正确的将引导序列的组合导入到每一个细胞中。

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  图2:通过大规模培养在酵母中高通量测试CRISPR编辑后基因功能对细胞的影响

  图片来源:https://doi.org/10.1038/s41588-018-0087-y

  为了测试这一方法,他们用这样技术进一步研究了一类可能对细胞产生损害的基因突变。研究人员同时将10000个不同的突变转入到对应的酵母细胞中,4天之后再评估细胞的存活状态。“令人意外的是我们发现一些曾被认为是对细胞功能十分重要的基因实际上并不那么重要,在一些基因中,只有一部分的蛋白质编码是关键的,即使其余的编码部分被切掉细胞仍能够存活。”

  UCLA团队希望他们的技术能够帮助科学家快速辨识哪些基因编辑对细胞有损害而哪些无害。“目前我们可以同时对数以千计的基因组进行编辑,同时观察这些编辑对细胞的正面与负面效应,最终希望帮助科学家了解并攻克遗传疾病,并为临床医生提供可靠的诊断工具,为患者提供有效的治疗手段”。

  参考文献:DOI: https://doi.org/10.1038/s41588-018-0087-y