CRISPR-CAS诱导的同源指导修复(HDR)可以通过外源供体模板安装广泛的精确基因组修饰。然而,HDR在人类细胞中的应用通常受到差异差的效率阻碍,这是由于偏爱易于容易产生的途径而产生短插入和缺失的途径。在这里,我们描述了递归编辑,这是一种HDR改进策略,该策略有选择地重新制定不希望的Indel结果,以创造更多的机会来生产所需的HDR等位基因。我们介绍了一个名为Retarget的软件工具,该工具可以使递归编辑实验的合理设计。在单个编辑反应中,使用重编设计的指南RNA,递归编辑可以同时提高HDR效率并减少不希望的indels。我们还利用重新定位来生成数据库,以特别有效地递归编辑位点,以内源性标记蛋白质并靶向致病性突变。递归编辑构成了一种易于使用的方法,而没有潜在的细胞操作,也很少增加实验负担。
使用CRISPR-CAS9系统在目标部位进行基础取代是一种用于基因组编辑的典型技术,具有在基因治疗和农业生产力中应用的潜力。当CRISPR-CAS9系统使用指导RNA将Cas9内核酶引导到目标位点时,它可能会误导到潜在的脱靶位点,从而导致意外的基因组编辑。尽管已经提出了几种计算方法来预测脱靶效应,但仍有提高脱靶效应能力的空间。在本文中,我们提出了一种有效的方法,称为CRISPR-M,采用新的编码方案和一种新型的多视图深度学习模型,以预测含有indels和不匹配的目标位点的tar-tar- fet效应。crispr-m利用卷积神经网络和双向长期记忆复发性神经网络来构建三支分支网络,以朝着多视图构建。与现有方法相比,CRISPR-M显示出在实际世界数据集上运行的显着性能优势。此外,在多个指标下对CRISPR-M的实验分析揭示了其提取特征并验证其对SGRNA脱离目标效应预测的优势的能力。
摘要:在 2016 年碱基编辑技术发展之前,基因组编辑技术通过在目标基因组位点引入双链 DNA 断裂 (DSB) 作为基因组编辑的第一步来发挥作用。这通常使用 Cas9(一种可编程的核酸内切酶)和一段称为向导 RNA (gRNA) 的 RNA 来实现,该 RNA 编码了 Cas9 将使用简单的 Watson-Crick-Franklin 碱基配对规则结合和切割的基因组位置。DSB 的细胞处理会产生多种基因组编辑产物,包括精确编辑结果以及插入和删除 (indel) 副产物。自 1990 年代基因组编辑领域成立以来,indel 与精确产物的高频率一直是该领域的长期挑战。在这里,我将介绍我的实验室为开发具有更高效率和精度的新基因组编辑方法所做的努力。其中包括开发新的碱基编辑器(BE)工具,以及提高依赖 DSB 方法的精度的新方法。
在过去十年中,CRISPR 因其能够治愈目前无法治疗的遗传疾病的潜力而彻底改变了药物开发。2012 年,CRISPR 从细菌中被改造用于人类细胞的基因编辑,值得注意的是,仅仅 11 年后,它就首次被批准作为治疗镰状细胞病和输血依赖性 β-地中海贫血的药物。然而,CRISPR 系统的应用与非预期的脱靶和在靶改变有关(包括小插入/缺失以及结构变异,例如易位、倒位和大缺失),这对患者来说是风险来源,也是开发安全疗法的关键问题。近年来,已经开发出多种方法来检测 CRISPR-Cas 核酸酶活性的不良影响。在这篇综述中,我们总结了用于脱靶评估的不同方法,讨论了它们的优点和局限性,并重点介绍了提高 CRISPR 系统安全性的策略。最后,我们讨论了它们在当前监管环境下 CRISPR 治疗临床前风险评估的相关性和应用。
为什么我们需要颠换碱基编辑器? CRISPR-Cas9 系统彻底改变了基因组工程领域。该系统通过在基因组中生成小的插入/缺失,可高效地引起靶向敲除。从一个核苷酸到另一个核苷酸的精确修改需要充足的供体模板供应和同源定向修复 (HDR) 途径的诱导 [1]。胞嘧啶碱基编辑器 (CBE) 和腺嘌呤碱基编辑器 (ABE) 的发明使我们能够在没有供体模板的情况下在 DNA 或 RNA 中进行靶向 C 到 T 和 A 到 G 的转换 [2-5]。CBE 和 ABE 都已广泛应用于各种生物体,以创建或纠正点突变,用于不同的应用 [5、6]。然而,CBE 和 ABE 仅催化碱基转换(嘌呤到嘌呤或嘧啶到嘧啶),并且只能用于实现 12 种可能的碱基替换中的 4 种。尽管如此,许多生物、治疗和作物改良应用都需要
基因组编辑技术显著提高了我们精确修改基因组和基因的能力,为设计内源途径和性状开辟了新的可能性。在玉米等作物中,已经证实可以实现小的插入/缺失、碱基变化和结构变异(Nuccio 等人,2021 年)。然而,虽然这些编辑通常会导致基因敲除 (KO) 或敲低,但许多农艺性状的改善需要更高的基因表达,有益的天然等位基因和转基因就是明证。因此,作物改良需要能够可预测和可调整地上调多个基因的工具,而没有使用转基因的技术限制和监管弊端。为了开发一种广泛适用的通过编辑增加基因表达的方法,我们寻找了一种玉米原生的小元素,可以将其插入内源启动子中以实现上调。我们在玉米基因组中发现了一个回文 12 bp 序列 GTAAGCGCTTAC(“植物增强子”,PE),它与农杆菌章鱼碱合酶启动子中已知的转录增强子元件(Bouchez 等人,1989)相似,并且也出现在其他作物(如大豆、水稻和大麦)的基因组中。为了在非同源末端连接 (NHEJ) 介导的 CRISPR/Cas 诱导的双链断裂修复过程中将 PE 插入玉米启动子中(图 1a),我们用金粒子轰击了来自 Cas9 表达系的未成熟玉米胚 (Lorenzo 等人,2022),这些金粒子包裹着 (i) 针对谷氨酰胺合成酶 1-3 (Gln1-3) 核心启动子的合成单向导 RNA (sgRNA),(ii) PE 三聚体 (3xPE) 作为双链寡脱氧核苷酸 (dsODN),两端有两个保护性硫代磷酸酯键,没有任何目标同源序列,和 (iii) 携带除草剂抗性标记和荧光蛋白的表达盒的质粒,允许在再生过程中进行选择和视觉筛选。39% 的再生系在目标启动子中携带 dsODN 衍生的插入。除了完美的 3xPE 插入,由于 NHEJ 的不精确性,我们还恢复了连接处有小插入/缺失的等位基因、截断处只留下一个或两个 PE 单体或插入一个以上 3xPE 元件的等位基因(图 1b)。插入等位基因通常存在于 50% 或 100% 的扩增子测序读数中,
对于CRISPR/CAS工作流程,核酸酶和相应GRNA的选择直接影响基因组编辑后的indel频率的计算。当前用于评估编辑效率的当前METH OD使用来自转染的细胞的合并GDNA的PCR扩增,然后是基于测序或基于测序的基于测序或基于不匹配的裂解的分析分析的变性和重新启动的indneal indneal indneal DNA(4)。为加快编辑效率的确定并避免昂贵的NG测序,“通过分解来跟踪Indels”(Tide)(5)和“ CRISPR编辑的推断”(ICE)方法(6)是开发用于使用sanger sequenc dna sequenceenc dna dna dna dna dna dna dna dna dna dna dna dna dna dna(ice)方法(ICE)方法(ICE)方法(ICE)。但是,要使这些方法可靠,分析的PCR产品必须具有高质量(例如,单个频带,没有底漆和DNTP)。在本文中,我们证明了通过Exo-CIP快速PCR清洁套件方法清理的扩增子质量匹配,该方法是通过使用ICE软件工具进行批处理分析的传统基于旋转柱的套件来实现的,从而启用了更快,更高的推出方法,以制备旋转后的样品,用于旋转后的样品。
摘要 病害是制约经济作物生产的主要因素之一。品种的遗传多样性是控制病害的最佳选择。分子标记辅助育种已培育出数百个产量高但抗性水平不令人满意的品种。随着全基因组测序的出现,基因组编辑正成为改善这些品种不足性状的绝佳选择。植物产生数千种抗菌次生代谢产物,这些产物以聚合物和结合物的形式沉积下来,加固次生细胞壁,将病原体限制在初始感染区域。在病原体入侵后,植物产生的抗性代谢物或由它们产生的结构要么是组成性的 (CR),要么是诱导性的 (IR)。每种抗性代谢物的产生都由生物合成的 R 基因网络控制,而这些基因又受 R 基因层次的调控。商业品种也具有大多数这些 R 基因,如抗性基因,但少数基因可能会发生突变 (SNPs/InDels)。根据宿主-病原体相互作用,可以编辑和堆叠一个或多个代谢途径中的少数突变基因,以增加它们产生的抗性代谢物或结构,从而达到田间条件下所需的多种病原体抗性水平。
驱动了对高级计算基础架构进行分析这些大数据集的需求。这项工作的目的是引入一条创新的生物信息学管道,名为Genepi,以进行WGS简短配对读数的有效和精确分析。构建在具有模块化结构的NextFlow框架上,Genepi结合了GPU加速算法并支持多种工作流程配置。管道可自动从生物学WGS数据中提取生物学相关的见解,包括:与疾病相关的变体,例如单核苷酸变体(SNV),小插入或缺失(Indels),拷贝数变体(CNV)和结构变体(SVS)。针对高性能计算(HPC)环境进行了优化,它利用了工作 - 安排的提交,并行处理以及为每个分析步骤量身定制的资源分配。对合成数据集进行了测试,Genepi准确地识别了基因组变量,并且具有与最新工具相当的性能。这些功能使Genepi成为研究和临床环境中大规模分析的宝贵工具,这是朝着建立国家计算和技术医学中心的关键一步。
RET 原癌基因的异常激活与多种癌症有关。RET 获得功能点突变是多发性内分泌肿瘤 2 (MEN2) 综合征和散发性髓样甲状腺癌的驱动事件,而 RET 重排是多种非髓样甲状腺癌的驱动事件。能够抑制 RET 的药物已用于治疗 RET 突变癌症。最初使用的是多激酶抑制剂,尽管它们显示出适度的疗效和显著的毒性。然而,新的 RET 选择性抑制剂,如 selpercatinib 和 pralsetinib,最近已经过测试,并显示出良好的疗效和耐受性,即使目前还没有多激酶和选择性抑制剂之间的直接比较。高通量技术的出现已识别出除点突变和融合之外的罕见 RET 变异(包括 RET 缺失)的癌症,这引发了人们对这些变异是否具有功能性影响以及是否可以被 RET 抑制剂靶向的问题。在这篇小型综述中,我们重点关注具有 RET 缺失(包括缺失/插入 (indel))的肿瘤及其对 RET 抑制剂的反应。