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Mol Cell:科学家破解出新型CRISPR代码 有望更加精准地进行人类基因组编辑

近日,一项刊登在国际杂志Molecular Cell上的研究报告中,来自Francis Crick研究所的科学家们通过研究发现了一组简单的规则或能决定人类细胞中CRISPR/Cas9基因编辑的精准性,相关研究结果或能帮助科学家们改善实验室和临床中基因编辑技术的效率和安全性。尽管如今科学界已经广泛使用CRISPR系统了,但该技术的合理应用常常因为基因编辑结果的不可预测而受到重重障碍,基因编辑常常会带来靶向位点DNA区域的随机剔除或插入。

 

CRISPR技术被安全应用到临床之前,科学家们就需要通过研究来确保该技术能够准确修饰靶向位点的DNA;研究者Paola Scaffidi说道,截止到目前为止,利用CRISPR技术进行基因编辑给科学界带来了很多猜测、挫折甚至错误,CRISPR技术的效应被认为是无法预测且随机的,但通过分析数以百计的基因编辑,研究人员惊讶地发现,在这一切的背后似乎有着简单可预测的模式,这或许能从根本上改变研究人员使用CRISPR的方式,帮助研究者以更高的准确率和效率来研究基因的功能。

 

通过检测并分析CRISPR基因编辑技术对人类细胞450个基因的1491个靶向作用位点的作用效应,研究人员发现,基于简单的规则就能够有效预测基因编辑所带来的后果,这些规则主要依赖于导向RNACas9所识别的特定基因组区域中的遗传元件。这项研究中,研究者发现,特定基因编辑的结果常常取决于RNA导向的第四个“字母元件”,其更靠近切割位点。

 

如果遗传元件是AT,那么这将会是一个非常精准的基因插入,如果是C的话就会导致相对精准的剔除,而G的话则会造成多种不精准的剔除作用。因此,在基因编辑过程中,简单地避免含有碱基G的位点或许能够更加准确地预测基因编辑所产生的效果。

 

研究者Anob Chakrabarti指出,我们通过分析发现,决定CRISPR人类基因组编辑结果的规则实际上非常简单,在设计导向RNA时要记住这些规则,这样我们就能最大化的获得特定基因编辑的理想效果,这在临床中尤为重要。同时研究者还阐明了开启或关闭靶向DNA如何影响基因编辑的效果,而加入促进DNA打开的化合物就能够促进Cas9搜寻基因组,从而提高编辑效率。研究者表示,不管来源的组织如何(其会影响特定基因DNA开启的程度),靶向作用关键位置中含有碱基AT的区域能够表现出常见的编辑效果,也就是说,如果我们能够仔细选择靶向DNA的话,我们就能够在不同组织中观察到相同的效应。

 

最后研究者Josep Monserrat博士说道,此前我们并未意识到DNA打开对于决定CRISPR基因编辑效率的重要性,当以特定的方式编辑一个基因时我们或许需要考虑另外一个因素,我们非常高兴能在精准的靶向区域观察到不同的细胞类型或许共享着相同的编辑方式,研究者还希望本文研究结果能够推动后期更多跨学科的研究。