许多研究者尝试通过增强HDR的效率来实现精确的基因修饰。近日Nature Biotechnology杂志就陆续发表了两项这样的研究成果,可以帮助人们进一步提高哺乳动物基因组修饰的效率。
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生物通报道:规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合,原本是细菌抵御病毒的重要武器,现在这一组合已经成为了一个通用工具,被用于在真核生物中进行位点特异性的基因组修饰。
CRISPR/Cas9系统在进行基因组编辑时,内切酶Cas9会在gRNA的指导下引入位点特异性的双链断裂。然后细胞利用寡
核苷酸与目的位点的同源重组进行修复,最终实现对基因组特定位点的改写。细胞主要通过两种途径来修复这样的损伤,非同源性末端接合(NHEJ)和同源介导修复(HDR),CRISPR/Cas9主要依赖于同源介导修复。同源介导修复比非同源性末端接合的效率低很多,大大影响了CRISPR/Cas9的编辑效果,阻碍了这一技术的广泛应用。
为此,许多研究者尝试通过增强HDR的效率来实现精确的基因修饰。近日Nature Biotechnology杂志就陆续发表了两项这样的研究成果,可以帮助人们进一步提高哺乳动物基因组修饰的效率。
德国MDC研究所的研究人员通过多种途径对NHEJ通路进行抑制,最终成功提升了CRISPR-Cas9在哺乳动物细胞中的
基因编辑效率。这项研究发表在三月二十四日的Nature Biotechnology杂志上。
KU70、KU80和DNA
连接酶IV是NHEJ通路中的关键分子。为了靶标这些分子,Ralf Kühn和Klaus Rajewsky领导研究团队进行了基因沉默,使用了DNA连接酶IV抑制剂(SCR7),还表达了腺病毒蛋白(E1B55K和E4orf6)。
研究显示,抑制KU70和DNA连接酶IV能够将HDR的效率提高四到五倍。而腺病毒蛋白与Cas9系统共表达时,人类和小鼠细胞系中的HDR效率提高了八倍,且基本去除了NHEJ活性。
在另一项研究中,Whitehead研究所的研究人员也提出了一个通过抑制NHEJ完善CRISPR/Cas系统的方案。他们在对受精卵进行基因编辑的同时使用了一种抗癌药物Scr7,Scr7能结合DNA连接酶I进而阻断NHEJ修复通路。他们的这项研究将CRISPR/Cas的效率提高了19倍。研究人员指出,这一技术将改变人们构建转基因小鼠的方式,加快研究的速度,并且获得更为复杂的变异。(相关报道:Nature技术突破:将CRISPR效率提高19倍)
生物通编辑:叶予
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