助力干细胞基因组编辑,比TALENs更有效

中国教育装备采购网2013-04-27 09:47围观1767次我要分享

  CRISPRs技术成为了最近的新宠儿,在2013年3月这短短的一个月之内,在包括《科学》(Science)和《自然 生物技术》(Nature Biotechnology)等杂志上就已经发表了5篇相关的论文介绍这个现在被称作CRISPR–Cas系统(CRISPR–Cas systems)简便而又实用的基因组改造新技术。

  日前,来自哈佛大学(Harvard University)、博德研究院(Broad Institute of MIT and Harvard)等机构的研究人员利用CRISPRs技术进行人多能干细胞基因组编辑,并指出这种方法比TALENs方法更有效。相关研究论文刊登在了近期出版的《Cell Stem Cell》杂志上。

  CRISPRs全称为规律成簇间隔短回文重复(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats),这是一类广泛分布于细菌和古菌基因组中的重复结构。研究表明,CRISPR与一系列相关蛋白、前导序列一起,能为原核生物提供对抗噬菌体等外源基因的获得性免疫能力。

  此外在2013年1月,哈佛大学的遗传学家George Church 和他的同事利用CRISPR方法,成功编辑了几种不同的人类细胞系的基因组,其中包括诱导多能干细胞iPS。这与另外一篇Science文章首次证明了Cas9 核酸酶确实能用于编辑哺乳动物细胞基因组。

  研究人员指出CRISPR比较于其它基因组工程技术,比如锌指核酸酶 (ZFNs) 或转录激活因子样效应物核酸酶(TALENS),具有极大的优势,CRISPR更易于操作,也具有更强的扩展性。

  为了进一步比较TALENs和CRISPRs的相对作用效率,在这篇文章中,研究人员利用这两种方法利用同一平台,对同一hPSC细胞系的同一基因组位点进行了分析,结果表明CRISPRs方法的效率更高,TALENs对一个突等位基因产生克隆的效率是0%-34%,而CRISPRs方法的效率则为51%-79%,并且后者还能较容易的生成纯合子突变克隆(总克隆的7%-25%),此外这种方法也比TALENs方法敲入克隆比例高出近十倍。

  研究人员推测CRISPRs的这种突出性能是由于Cas9蛋白能更高量的表达,在hPSCs中也比TALENs具有更好的耐受性,其它方面的原因也可能是由于Cas9的内源性DNA未蜷曲活性,而TALEN受损后会结合甲基化DNA等。

  但是CRISPRs也存在一些缺点,其中尤其值得注意的是两点:首先G(N)19NGG的要求有时会出现限制性,其次CRISPRs方法的脱靶率还有待进一步确定。

  这种结构的作用机理可能与真核生物的RNA干扰过程类似,最早于1987年在大肠杆菌(Escherichia coli)K12的iap基因侧翼序列中被发现。今年2月来自哈佛大学的研究人员在另外一篇“A TALEN genome-editing system for generating human stem cell-based disease models”文章中,采用了TALEN方法,在培养体细胞和人多能干细胞中快速生成了15个基因的突变等位基因,其中多能干细胞能分化成各种代谢细胞类型。这能用于疾病研究模型

  这些分析都进一步指出了CRISPRs方法的各方面优缺点,如果需要进行这方面的研究,可以细细参读这篇重要的文献。

来源:上海抚生实业有限公司作者:上海抚生实业有限公司

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