1。引言确定治疗疾病的药物目标和开发新化合物,这些化合物可以通过药物目标相互作用诱导所需的效果,这对研究人员来说是一个非常漫长而昂贵的过程。近年来,除了批准的药物分子的适应症之外,通过鉴定不同和新的靶分子来使用这些药物以不同的指示使用的方法已获得重要性。最近,在计算机模式匹配中,软件被广泛用于识别小分子的新目标。连接图(CMAP)程序是一个基于网络的库,由Broad Institute(美国马萨诸塞州剑桥市)生产。CMAP包括来自各种细胞系(A375,A549,HCC515,HEPG2,HT29,MCF7,PC3,HA1E,VCAP)的150万个基因表达谱,这些基因表达谱是用〜5000个小分子化合物处理的(Lamb等,2006)。该软件是一个目录,比较了小分子引起的基因表达水平的变化的相似性,并评分了相似性。在1996年,Rho激酶(岩石)被确定为Rho A的下游效应子,它介导了许多细胞内信号传导机制(Kimura等,1996; Nakagawa等,1996; Nakagawa等,1996; Ark等,2010;Özdemir
。cc-by-nc-nd 4.0国际许可证(未获得同行评审证书)获得的是作者/资助者,他已授予Biorxiv授予Biorxiv的许可,以永久显示预印本。这是该版本的版权所有,该版本发布于2022年8月13日。 https://doi.org/10.1101/2022.08.12.503700 doi:Biorxiv Preprint
胞嘧啶碱基编辑能够在不造成 DNA 双链断裂的情况下安装特定点突变,这对基因治疗等各种应用都有好处,但需要进一步降低脱靶风险并开发有效的递送方法。在这里,我们展示了基于结构的胞嘧啶碱基编辑系统 Target-AID 的合理工程设计,以最大限度地减少其脱靶效应和分子大小。通过密集而仔细的截断,其脱氨酶 PmCDA1 的 DNA 结合域被消除,并引入额外的突变以恢复酶功能。所得的 tCDA1EQ 在与 Cas9 的 N 端融合(AID-2S)或镶嵌结构(AID-3S)中有效,显示出最小化的 RNA 介导的编辑和 gRNA 依赖性/非依赖性的 DNA 脱靶,如在人类细胞中评估的那样。与较小的Cas9直系同源系统(SaCas9)结合,创建在AAV载体大小限制内的胞嘧啶碱基编辑系统。
摘要 化脓性链球菌的 RNA 引导 Cas9 核酸酶已成为一种重要的基因编辑工具。然而,其固有的脱靶活性是生物医学应用面临的主要挑战。与一些报道的专门针对单个结构域的工程策略不同,考虑到 Cas9 的特异性是由各个结构域协同决定的,我们合理地在酶的多个结构域中引入了多个氨基酸替换,以创建潜在的高保真度变体。我们还利用了我们之前推导的活化 Cas9 复合物结构的原子模型来指导新的修饰。这种方法已鉴定出具有增强的 DNA 切割特异性的 HSC1.2 Cas9 变体。虽然 HSC1.2 变体的特异性增强在体外切割试验中似乎与位置有关,但这种 Cas9 变体的脱靶 DNA 编辑频率远低于人类细胞中的野生型 Cas9。通过分子动力学模拟研究了导致观察到的位置依赖性效应的潜在机制。我们的发现为利用结构和动态信息开发具有高基因编辑特异性的 Cas9 样酶奠定了坚实的基础。
摘要 化脓性链球菌的 RNA 引导 Cas9 核酸酶已成为一种重要的基因编辑工具。然而,其固有的脱靶活性是生物医学应用面临的主要挑战。与一些报道的专门针对单个结构域的工程策略不同,考虑到 Cas9 的特异性是由各个结构域协同决定的,我们合理地在酶的多个结构域中引入了多个氨基酸替换,以创建潜在的高保真度变体。我们还利用了我们之前推导的活化 Cas9 复合物结构的原子模型来指导新的修饰。这种方法已鉴定出具有增强的 DNA 切割特异性的 HSC1.2 Cas9 变体。虽然 HSC1.2 变体的特异性增强在体外切割试验中似乎与位置有关,但这种 Cas9 变体的脱靶 DNA 编辑频率远低于人类细胞中的野生型 Cas9。通过分子动力学模拟研究了导致观察到的位置依赖性效应的潜在机制。我们的发现为利用结构和动态信息开发具有高基因编辑特异性的 Cas9 样酶奠定了坚实的基础。
设计。我们为所有实验设置了阳性和阴性对照,并根据阳性和阴性对照的表现包括或排除数据点。我们使用 SPSS 来评估数据是否符合统计方法的假设,如果假设不满足,我们将调整为其他统计方法。生物复制是对生物学上不同的样本进行平行测量以捕获随机的生物学变异,这与技术复制不同,技术复制是对同一样本进行重复测量,代表多个独立测量。在免疫印迹、Southern 印迹和 GUIDE-seq 测定中,重复次数是指独立的细胞培养。对于体内和体外 RNA 焦点测量,重复次数是指
(未经同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可不得重复使用。此预印本的版权所有者此版本于 2022 年 2 月 10 日发布。;https://doi.org/10.1101/2022.02.09.479813 doi:bioRxiv preprint
目标。利用人类 T 细胞的力量进行治疗已导致出现新兴免疫治疗策略的当前范式。T 细胞受体 (TCR) 的基因工程可重定向特异性、消除同种反应性并为新兴的过继性 T 细胞转移 (ACT) 方法带来重大进展和现成的选择。DNA 中的靶向 CRISPR/Cas9 介导的双链断裂可实现敲除或敲入工程。方法。在这里,我们使用治疗相关的核糖核蛋白 (RNP) 递送方法进行 CRISPR/Cas9 介导的 TCR 敲除,以评估基因工程 T 细胞产品的安全性。进行全基因组测序以分析 TCR 基因座处 CRISPR/Cas9 介导的 DNA 双链断裂是否与人类原代 T 细胞中的脱靶事件有关。结果。TCR a 链和 TCR b 链敲除导致高靶向 InDel 频率和功能性敲除。所有预测的脱靶位点都无法通过实验得到确认,而全基因组测序和手动整合基因组学查看器 (IGV) 审查揭示了全基因组范围内 9 个潜在的低频脱靶事件。随后在 7 个可评估位点中的 7 个中进行扩增和靶向深度测序未证实这些低频 InDel。因此,脱靶事件不太可能由 CRISPR/Cas9 工程引起。结论。全基因组测序和靶向深度测序的组合方法证实了使用 CRISPR/Cas9 介导的 TCR 敲除进行的高度特异性基因工程,而没有潜在有害的外显子脱靶效应。
粘多糖含量I型(MPS I)是由IDUA基因编码的α-l-二维罗苷酶缺乏引起的。用CRISPR/CAS9的治疗正在开发用于治疗,但是必须对脱靶效应进行详细研究。本研究旨在评估旨在纠正MPS I患者最常见变体的SGRNA的可能脱离目标(P.TRP402 *)。在至少一个人群中,在这些序列中鉴定了共272个势靶序列,并在这些序列中鉴定出84个聚形态位点,其频率等于或大于1%。在大多数情况下,多态性位点减少了脱靶裂解的机会,并创建了新的PAM,这表明了这种分析的重要性。这项研究强调了使用I型粘二糖化病在人群特定环境中筛选靶点的重要性,作为与所有治疗治疗有关的问题的一个例子。我们的结果可以为已经在临床上使用的其他目标提供更广泛的应用,因为它们可能会影响CRISPR/CAS9的安全性和效率。
碱基编辑器是专门设计的脱氨酶,能够以精确有效的方式定向转换基因组或转录组中的特定碱基,并有望纠正致病突变。限制这种强大方法应用的一个主要问题是脱靶编辑问题。最近的几项研究表明碱基编辑器会诱导大量脱靶 RNA 活性,并证明脱靶突变可能会被改进的脱氨酶版本或优化的向导 RNA 抑制。在这里,我们描述了一类新的脱靶事件,这些事件对于现有的检测基因组变异的方法来说是不可见的,因此迄今为止一直被忽视。我们表明,非特异性、看似随机的脱靶事件会影响整个基因组或转录组中的大量位点,并占脱靶活动的大多数。我们开发并采用一种对随机脱靶活动敏感的不同互补方法,并使用它来量化由于当前优化的脱氨酶编辑器而导致的大量脱靶 RNA 突变。我们提供了一种计算工具来量化全局脱靶活动,可用于优化未来的碱基编辑器。工程碱基编辑器能够以单碱基分辨率定向操纵基因组或转录组。我们相信,实施这种计算方法将有助于设计更具体的碱基编辑器。