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目前,CRISPR/Cas9 的使用是植物(包括生物量作物杨树)精确基因组工程的首选方法。在杨树中传递 CRISPR/Cas9 及其成分的最常用方法是通过农杆菌介导的转化,除了所需的基因编辑事件外,还会导致稳定的 T-DNA 整合。在这里,我们探索了通过 DNA 包被的微粒轰击将基因编辑试剂传递到模型树 Populus tremula x P. alba 中,以评估其开发无转基因、基因编辑树的潜力,以及其在特定靶位整合供体 DNA 的潜力。使用优化的转化方法,有利于再生暂时表达所传递供体 DNA 上基因的植物,我们再生了不含 Cas9 和抗生素抗性编码转基因的基因编辑植物。此外,我们报告了供体 DNA 片段在 Cas9 诱导的双链断裂处频繁整合,为靶向基因插入提供了机会。
Prime 编辑通过使用向导 RNA 将 Prime 编辑复合物引导至 DNA 内的特定位置来实现这一点。该复合物含有一种经过修饰的 Cas9 蛋白,称为“Prime 编辑器”,与逆转录酶融合 (2)。Prime 编辑器旨在识别特定的 DNA 序列并切割双螺旋的一条链,从而使逆转录酶能够使用未切割的链作为模板,在切割位点添加或删除特定核苷酸。
1 柑橘研究中心“Sylvio Moreira” - 农学研究所 (IAC),Cordeiro ´ polis,巴西,2 生物研究所,坎皮纳斯州立大学 (Unicamp),坎皮纳斯,巴西,3 甘蔗研究中心 - 农学研究所 (IAC),里贝朗普雷图,巴西,4 里贝朗普雷图医学院,圣保罗大学 (USP),里贝朗普雷图,巴西,5 坎皮纳斯农学研究所 (IAC) 咖啡中心,坎皮纳斯,巴西,6 Embrapa 咖啡,巴西农业研究公司,巴西利亚,联邦区,巴西,7 生物学系,哲学、科学与文学学院,圣保罗大学 (USP),里贝朗普雷图,巴西,8 遗传学系,路易斯·德·凯罗斯农业学院 (ESALQ),圣保罗大学 (USP),皮拉西卡巴,巴西
本综述深入分析了 CRISPR-Cas9 技术在彻底改变口腔癌研究方面的巨大潜力。它强调了传统治疗的固有局限性,同时强调了对突破性方法的迫切需求。CRISPR-Cas9 能够精确靶向和修改与癌症进展有关的特定基因,其无与伦比的能力预示着治疗干预的新时代。利用全基因组 CRISPR 筛选,可以识别口腔癌细胞中的弱点,从而揭示治疗干预的有希望的目标。在口腔癌领域,CRISPR-Cas9 的破坏力体现在其能够扰乱与耐药性密切相关的基因,从而增强化疗的疗效。为了应对出现的挑战,本综述认真研究了相关问题,例如脱靶效应、有效的传递机制以及围绕生殖系编辑的伦理考虑。通过 CRISPR/Cas9 实现的精确基因编辑,可以通过纠正突变来克服耐药性,从而提高个性化治疗策略的有效性。本综述深入探讨了 CRISPR-Cas9 的前景,阐明了其在医学、农业和生物技术领域的潜在应用。必须强调持续研究的必要性以及开发专门针对口腔癌的靶向疗法的必要性。通过采纳这一全面概述,我们可以为突破性治疗铺平道路,为口腔癌患者带来新的希望,改善治疗效果。
范可尼贫血 (FA) 是一种使人衰弱的遗传性疾病,具有多种严重症状,包括骨髓衰竭和癌症易感性。CRISPR-Cas 基因组编辑通过利用 DNA 修复来操纵基因型,并已被提议作为 FA 的潜在治疗方法。但 FA 是由 DNA 修复本身的缺陷引起的,从而阻止使用同源定向修复等编辑策略。最近开发的碱基编辑 (BE) 系统不依赖于双链 DNA 断裂,可能用于靶向 FA 基因中的突变,但这仍有待测试。在这里,我们开发了一种概念验证治疗性碱基编辑策略,以解决患者造血干细胞和祖细胞中最常见的两种 FANCA 突变。我们发现,优化腺嘌呤碱基编辑器构建体、载体类型、向导 RNA 格式和递送条件可在多种 FA 患者背景中产生非常有效的基因修饰。优化的碱基编辑恢复了 FANCA 表达、FA 通路的分子功能以及对交联剂的表型抗性。ABE8e 介导的编辑在 FA 患者的原代造血干细胞和祖细胞中既具有基因型有效性,又恢复了 FA 通路功能,表明碱基编辑策略在未来 FA 临床应用中具有潜力。
多倍体在禾本科植物中很常见,对传统育种提出了挑战。基因组编辑技术绕过了杂交和自交,能够在一代中对多个基因拷贝进行有针对性的修改,同时保持许多多倍体基因组的杂合背景。巴哈草(Paspalum notatum Flügge ́;2 n =4 x =40)是一种无融合生殖的四倍体 C4 物种,在美国东南部广泛种植,作为肉牛生产和公用事业草坪的饲料。叶绿素生物合成基因镁螯合酶(MgCh)被选为在四倍体巴哈草中建立基因组编辑的快速读出目标。含有 sgRNA、Cas9 和 npt II 的载体通过基因枪法递送到愈伤组织培养物中。通过基于 PCR 的检测和 DNA 测序对编辑植物进行了表征,并观察到高达 99% 的 Illumina 读数的诱变频率。野生型 (WT) 巴哈草的测序显示,MgCh 的序列变异水平很高,这可能是因为存在至少两个拷贝,可能包含八种不同的等位基因,包括假基因。MgCh 突变体表现出明显的叶绿素消耗,叶片绿度降低了 82%。两种品系显示出随时间推移的编辑进展,这与体细胞编辑有关。获得了嵌合 MgCh 编辑事件的无融合生殖后代,并允许在一系列叶绿素消耗表型中识别出统一编辑的后代植物。高度编辑的突变体的 Sanger 测序显示 WT 等位基因的频率升高,可能是由于频繁的同源定向修复 (HDR)。据我们所知,这些实验是首次报道将基因组编辑应用于多年生暖季草皮或牧草。该技术将加速巴哈草品种的开发。
结果与讨论:通过野生型(WT)和TGP PSLOX2突变型线的DNA测序确定了稳定转基因PEA系(TGP)的成功CRISPR/CAS9介导的LOX基因编辑(TGP)。还评估了这些线路的LOX活性,PUFA水平和VOC。Compared to WT peas, the TGP lines showed a signi fi cant reduction (p < 0.05) in LOX activity and in the concentration of key VOCs, including hexanal, 2-hexenal, heptanal, (E)-2-heptenal, (E,E)-2,4- heptadienal, 1-octen-3-ol, octanal, (E)-2-octenal (E,E)-2,4-非二烯和Furan-2-苯基。在TGP浮动中,两个必需的PUFAS,亚油酸和二酚酸的含量是LOX的已知底物,表明CRISPRPR介导的基因编辑的效率在最小化其氧化和PUFAS及其产品的进一步调节方面具有效率。vocs的集合
柑橘溃疡病影响柑橘生产。该病由柑橘黄单胞菌(Xcc)引起。先前的研究证实,在 Xcc 感染期间,转录激活因子样效应物 (TALE) PthA4 会从病原体转移到宿主植物细胞中。PthA4 与溃疡病易感基因 LOB1(EBE PthA4 -LOBP)启动子区中的效应物结合元件 (EBE) 结合,激活其表达,随后引起溃疡症状。之前,采用 Cas12a/CBE 共编辑方法破坏高度纯合的柚子的 EBE PthA4 -LOBP。然而,大多数商业柑橘品种都是杂合杂交种,更难产生纯合/双等位基因突变体。在这里,我们采用 Cas12a/CBE 共编辑方法来编辑 Hamlin(Citrus sinensis)的 EBE PthA4 -LOBP,这是一种在世界范围内种植的商业杂合柑橘品种。构建了二元载体 GFP- p1380N-ttLbCas12a:LOBP1-mPBE:ALS2:ALS1,并证明其可通过 Xcc 促进的农杆菌素过滤在 Hamlin 叶片中发挥作用。该构建体允许通过 GFP 选择无转基因再生体,编辑 ALS 以生成抗氯磺隆再生体作为基因组编辑的选择标记,这是通过 nCas9-mPBE:ALS2:ALS1 瞬时表达 T-DNA 的结果,并通过 ttLbCas12a 编辑感兴趣的基因(即本研究中的 EBE PthA4 -LOBP),从而产生无转基因柑橘。共产生了 77 株幼苗。其中 8 株幼苗为转基因植株(#Ham GFP 1 - #Ham GFP 8),4 株幼苗为非转基因植株(#Ham NoGFP 1 - #Ham NoGFP 4),其余为野生型。在 4 株非转基因幼苗中,三个品系(#Ham NoGFP 1、#Ham NoGFP 2 和 #Ham NoGFP 3)含有 EBE pthA4 的双等位基因突变,一个品系(#Ham NoGFP 4)含有 EBE pthA4 的纯合突变。我们在 C. sinensis cv. Hamlin 中实现了 EBE PthA4 – LOBP 的 5.2% 非转基因纯合/双等位基因突变效率,而之前研究中柚子的突变效率为 1.9%。重要的是,存活下来的 4 株无转基因植株和 3 株转基因植株均能抵抗柑橘
CRISPR-Cas9 介导的基因组编辑的第一步是切割与 CRISPR 向导 RNA (gRNA) 中所谓的间隔序列互补的目标 DNA 序列。然而,一些 DNA 序列对 CRISPR-Cas9 切割具有抵抗性,这至少部分是由于 gRNA 折叠错误造成的。为了解决这个问题,我们设计了 gRNA,使其恒定部分具有高度稳定的发夹结构,并通过化学修饰进一步增强了它们的稳定性。“基因组编辑优化锁定设计”(GOLD)-gRNA 将基因组编辑效率提高了约 1000 倍(从 0.08% 到 80.5%),其他不同靶标的平均效率提高了 7.4 倍。我们预计,无论间隔序列组成如何,这种改进的 gRNA 都将实现高效编辑,并且在所需的基因组位点难以编辑时将特别有用。
