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Nature子刊:利用新型碱基编辑器实现可控的基因组编辑
发布时间:2021/11/4 10:13:15
 

在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员开发出一种新型的基因编辑技术:通过分裂特定的突变酶然后触发它们重新组合在一起,在基因组中引入靶向突变。与其他现有技术相比,这种新型的基因编辑技术具有卓越的控制能力,并有可能在体内使用。相关研究结果于2021年10月18日在线发表在Nature Chemical Biology期刊上,论文标题为“Controllable genome editing with split-engineered base editors”。论文通讯作者为宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的Rahul Kohli博士和Junwei Shi博士。

碱基编辑器是实现精确基因编辑的最新和最有效的方法之一。在碱基编辑器靶向的DNA中,DNA中的C:G碱基对被突变为T:A,或者A:T碱基对可以被突变为G:C。碱基编辑器使用CRISPR-Cas蛋白来定位特定的DNA靶标,并使用DNA脱氨酶来修饰和突变这种DNA靶标。然而,没有办法在特定时间触发突变,也没有办法控制碱基编辑器以阻止不希望的突变。

这些作者发现DNA脱氨酶可以被分割成两个无活性的部分,然后可以使用一种叫做雷帕霉素(rapamycin)的细胞渗透性小分子将它们重新组合起来。

这种新的分裂-工程碱基编辑器(split-engineered base editor, eBE)可以被引入细胞中并在细胞内保持休眠,直到加入雷帕霉素,此时这种碱基编辑复合物可以迅速“开启”以改变基因组。

Kohli说,“我们新构建的eBE确实为研究和治疗提供了新的潜力。由于我们可以控制产生突变的时间,有可能在体内使用这种seBE通过改变一个基因来模拟疾病,类似于科学家控制基因敲除的时间,甚至有可能有一天为临床医生提供控制对患者的基因进行编辑的能力,以达到治疗的目的。


图片来自Nature Chemical Biology, 2021, doi:10.1038/s41589-021-00880-w。

Shi说,“分裂DNA脱氨酶也可以在碱基编辑器之外发挥作用。作为一名癌症研究员,我认为这项技术在控制导致癌症产生和生长的基因变化方面具有潜力。它也可以用来识别癌细胞中的弱点。”

Kohli和Shi的实验室计划在这项研究的基础上,将可控的基因组编辑应用于基于细胞的筛选研究,并在时间控制的同时增加一层空间控制。这些作者开发的这种方法的一个优势是,这种可控的分裂酶系统还可以与迅速扩大的CRISPR/Cas领域的其他新进展组合使用,以获得对这些不同编辑编辑策略的调节控制。

参考资料:

Kiara N. Berríos et al. Controllable genome editing with split-engineered base editors. Nature Chemical Biology, 2021, doi:10.1038/s41589-021-00880-w.

来源:生物谷


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