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新突破!研究发现全新基因编辑酶

2021-09-18 15:14
陈述根本
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文|陈根

CRISPR技术具有精准、廉价、强大、易于使用的特点。这种工程能把一段作为引导工具的小RNA切入DNA,并在此处切断或做其他改变。以往研究表明,通过这些介入,CRISPR能使基因组更有效地产生变化或突变,效率比TALEN(转录激活因子类感受器核酸酶)等其他基因编辑技术更高。

CRISPR的突破性进展,很大一部分归功于一种名叫Cas9的特殊编程酶。工程编辑系统利用这种酶,能发现、切除并取代DNA的特定部分。从改变老鼠皮毛的颜色,到设计不传播疟疾的蚊子和抗虫害作物,再到修正镰状细胞性贫血等各类遗传疾病等,这种技术的影响极其深远。

虽然CRISPR有许多优点,但在人类癌细胞系列中,其可能产生大量“误伤目标”,尤其是对不希望改变的基因做修改。而且它们尺寸往往较大,不容易直接送入活的生物体、细胞和组织内。

陈根:研究发现——全新基因编辑酶

为此,此前斯坦福的研究人员开发了一个体积更小的基因编辑系统,命名为CasMINI。传统的CRISPR系统,如果使用1000个氨基酸的Cas9,以及使用1500个氨基酸的Cas12a;相比之下,CasMINI只有529个氨基酸,但二者编辑遗传密码的效力却难分伯仲。

近日,麻省理工学院的科学家们在新的研究中,发现了CRISPR之外的一类全新的酶,它们具有同样的基因编辑能力,甚至可能在某些方面胜过CRISPR。该系统被命名为Obligate Mobile Element Guided Activity(OMEGA)。

陈根:研究发现——全新基因编辑酶

IscB蛋白具有DNA切割酶的外观,但不知道其是否参与了CRISPR,或与RNA有关。经过研究,科学家们发现附近的RNA能够引导IscB蛋白在某些地方切割DNA。

此外,科学家们确定了另外两种利用ωRNAs的蛋白质——IsrBs和TnpBs。这三种蛋白质都存在于被称为转座子的“跳跃基因”中,它们可以在基因组中移动,并会创建一个新的引导RNA,让酶切割DNA的不同部分。

科学家们设计了OMEGA系统,这种机制可以构成一个全新的基因编辑系统基础,并在人类细胞中工作。值得一提的是,由于RNA的大小只有CRISPR酶的30%左右,从而可能更容易进入细胞。

目前,这项研究发表在《科学》杂志上。

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