CRISPR/Cas9技术取得新突破,使得它朝临床治疗更接近一步

2018-04-17 绿谷生物 Nat Commun
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 想象一下未来:将一种起导向作用的生物机器放入你的身体中,寻找每个细胞中有缺陷的基因序列,并以较高的精密度与准确度进行编辑,从而导入正确的基因序列来替换有缺陷的基因序列。这种方法被称作基因编辑。

如今,来自加拿大阿尔伯塔大学的研究人员开展了一项改变游戏规则的研究,它有望让这种技术更接近于人体临床治疗。相关研究结果于2018年4月13日在线发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Incorporation of bridged nucleic acids into CRISPR RNAs improves Cas9 endonuclease specificity”。

图片来自Nature Communications, doi:10.1038/s41467-018-03927-0。
 

论文通信作者、阿尔伯塔大学药理学系助理教授Basil Hubbard说,“我们发现利用一种被称作桥接核酸(bridged nucleic acid, BNA)的合成向导分子替换天然的向导RNA(gRNA)分子可极大地提高基因编辑技术的准确性。”Hubbard和他的团队已将他们的发现提交了专利申请。

自从发现CRISPR/Cas9系统以来,人们对基因编辑技术的兴趣一直在迅速增加。这种基因编辑系统天然地存在于细菌中,细菌利用它抵抗它们的天敌,即噬菌体。

Hubbard解释道,“它允许细菌储存关于之前的噬菌体感染的信息,然后利用这种信息寻找和切割新入侵者的DNA。”

“科学家们已意识到这种系统能够经过编程后切割人细胞中的特定DNA序列,从而允许我们编辑我们的基因。然而,其中的一个主要问题是这种系统并不是完全特异性的---有时它会切割序列类似的但不正确的基因。”

他指出CRISPR/Cas9系统利用天然的gRNA分子进行切割是非常准确的,仅发生大约1%的差错。

“然而,鉴于人体内有数万亿个细胞,即使发生1%差错也是非常显著的,特别考虑到基因编辑是永久性的。若发生错误地切割,那么患者可能最终会患上如癌症之类的严重疾病。”

Hubbard和他的团队证实他们开发出的这种新的BNA向导分子在寻找正确的DNA进行切割的过程中是更加稳定的和更加严格的。

Hubbard说,“我们的研究证实在某些情况下,利用BNA向导分子引导Cas9能够将它的特异性提高10000倍以上---这是一个显著的改进。”

尽管这种基因编辑技术仍然有几种障碍需要克服,包括如何将它高效地运送到人体内所面临的挑战,但是它可能有朝一日被用来治疗一系列遗传疾病,比如肌肉萎缩症、血友病和各种癌症。

参考资料:

Christopher R. Cromwell, Keewon Sung, Jinho Park et al. Incorporation of bridged nucleic acids into CRISPR RNAs improves Cas9 endonuclease specificity. Nature Communications, Published online: 13 April 2018, doi:10.1038/s41467-018-03927-0