基因编辑技术CRISPR有了升级版 可在不改变DNA序列

《细胞》杂志9日在线发表的一篇论文表示,美国怀特黑德研究所乔纳森·魏斯曼等人设计了一种名为CRISPRoff的新基因编辑技术,可以在不改变DNA序列的情况下使某些基因“沉默”,从而以高特异性控制基因表达。这种“升级版”的基因编辑技术为研究表观遗传机制、重大疾病治疗以及研发新冠病毒疫苗等提供了有力工具。

在过去的十年里,CRISPR-Cas9基因编辑技术给基因工程带来革命性变革。其工作模式是,由一条单链向导RNA引导Cas9蛋白在DNA链上切割产生微小断裂,细胞现有的修复机制就会修补这些漏洞。但这会改变潜在的DNA序列,导致细胞遗传物质发生永久性变化。此外,其依赖于细胞的内部修复机制,结果很难控制。

“利用这种新的CRISPRoff技术,可以编写一个简单程序来表达蛋白,该程序会被细胞记住并无限执行。”参与研究的加州大学旧金山分校助理教授卢克·吉尔伯特说。

基因的表观遗传意味着基因可能会因DNA链的化学变化而被沉默或激活,而甲基化是DNA的一种主要表观遗传修饰形式。DNA甲基化是指甲基化学标记附着到DNA的基因上,标志其准备开启或关闭。

研究人员构建了一个可以模仿自然DNA甲基化的表观遗传学编辑器,其可在RNA引导下,将甲基群附着在DNA的特定位点,被标记的基因将被沉默(关闭),因此该技术得名“CRISPRoff ”,与之相反的过程为“CRISPRon”,可以通过去甲基酶逆转沉默效应,也不会改变DNA序列。该技术不仅适用于蛋白质编码基因,还适用于控制基因表达的非蛋白质编码基因。

魏斯曼表示,这种简单的基因编辑工具能有效沉默大多数基因,且不会损伤任何同质基因。该技术足够稳定,可在数百次细胞分裂遗传中进行操作,而且完全可逆,是“控制基因表达的良好工具”。

总编辑圈点

几十年来,生物学家手中的基因编辑工具一直在不断升级换代。以往的锌指酶、TALEN等基因编辑工具操作起来比较复杂,不太容易被掌握。因此,缺乏简单易用的基因编辑工具,一直是困扰整个生物学领域的大难题。之后,CRISPR-cas9横空出世,它凭借更为简便的操作改变了现状。如今,CRISPRoff技术又走上舞台,科学家们进行基因编辑,又多了一把得心应手的工具。

《细胞》杂志9日在线发表的一篇论文表示,美国怀特黑德研究所乔纳森·魏斯曼等人设计了一种名为CRISPRoff的新基因编辑技术,可以在不改变DNA序列的情况下使某些基因“沉默”,从而以高特异性控制基因表达。这种“升级版”的基因编辑技术为研究表观遗传机制、重大疾病治疗以及研发新冠病毒疫苗等提供了有力工具。

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