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。
在整个细胞发育中,DNA可能遭受威胁基因组完整性和细胞存活的损害。最有害的病变之一是双链DNA断裂(DSB),因为它可能导致基因组信息的丢失。DSB可能自然发生在细胞代谢期间,也可能是由外部因素触发的(Deriano; Roth,2013)。无论哪种方式,这些损坏都会通过细胞立即修复,主要是通过两种途径:非同源末端连接(NHEJ)或同源指导修复(HDR)。与通过NHEJ进行修复不同,NHEJ仅将裂解的DNA的末端连接起来(请参阅第2章),HDR途径需要存在相同或非常相似的模板,即完整的序列,以准确地修复病变的DNA(Heyer等人,2010年)。提供用于HDR中使用的模板的可能性代表了通过同源重组(HR)途径进行基因编辑的关键元素,该途径可能被利用为几种新的繁殖技术(NBT)之一。
1 印度韦洛尔基督教医学院干细胞研究中心(班加罗尔 inStem 的一个单位);2 印度特里凡得琅 Sree Chitra Tirunal 医学科学与技术研究所;3 美国伯克利加州大学伯克利分校创新基因组学研究所;4 美国旧金山格拉德斯通研究所数据科学与生物技术研究所;5 澳大利亚悉尼新南威尔士大学生物技术与生物分子科学学院;6 印度卡纳塔克邦马尼帕尔高等教育学院;7 印度韦洛尔基督教医学院暨医院血液学系;8 日本茨城县理化学研究所生物资源中心细胞工程部;9 日本红十字会中央血液研究所血液服务总部研究与开发部,日本东京;10 印度韦洛尔基督教医学院生物化学系; 11 加州大学洛杉矶分校微生物学、免疫学和分子遗传学系,美国洛杉矶;12 瑞士苏黎世生物系分子健康科学研究所
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。
结肠癌是美国癌症的主要原因之一。结肠癌是由结肠癌细胞基因组中的许多基因突变发展而来的。长的非编码RNA(LNCRNA)会导致许多癌症(包括结肠癌)的发育和进展。lncRNA已经并且可以通过簇状的定期间隔短的短质体重复序列(CRISPR)相关的核酸酶9(CRISPR/CAS9)系统的聚类重复序列的基因编辑技术来纠正,以减少结肠癌细胞的增殖。但是,许多用于运输基于CRISPR/CAS9的疗法的当前输送系统需要更多的安全性和效率。基于CRISPR/CAS9的治疗药需要安全有效的递送系统,以更直接,更明确地靶向结肠中存在的癌细胞。本综述将提供有关使用植物衍生的外泌体样纳米颗粒作为纳米载体的效率和安全性的相关证据,以提供基于CRISPR/CAS9的疗法以直接靶向结肠癌细胞。
结果和讨论:在总共617个共培养Calli中,21(3.4%)再生芽表现出三种不同的表型:白化,嵌合和浅绿色;与野生型非转化的再生芽相比。在白化芽中,总叶绿素含量大大降低,并且在嵌合芽中显着降低。在六个CAS9基因确认的再生芽中,两种芽表现出由于插入/缺失(Indels)和ACPDS靶点位置和周围的基于替代的突变而引起的白化表型。深度扩增子测序显示两个SGRNA之间的indel频率显着,范围从1.2%到63.4%,以及53.4%的替代频率。ACPDS基因的突变产生了可检测到的白化病表型,因此确定了ACPDS基因的成功编辑。这是第一次在洋葱中成功建立了CRISPR/CAS9介导的基因组编辑方案,而ACPD基因作为一个例子。这项研究将为研究人员提供进一步的洋葱基础研究和应用研究的必要动力。
Prime 编辑 (PE) 是一种强大的基因组工程方法,能够将碱基替换、插入和删除引入任何给定的基因组位点。然而,PE 的效率差异很大,不仅取决于目标基因组区域,还取决于编辑细胞的遗传背景。在这里,为了确定哪些细胞因素会影响 PE 效率,我们针对 32 个 DNA 修复因子进行了有针对性的遗传筛选,涵盖了所有已报道的修复途径。我们表明,根据细胞系和编辑类型,错配修复 (MMR) 的消融可使 PE 效率提高 2-17 倍,涵盖多种人类细胞系、编辑类型和基因组位点。关键 MMR 因子 MLH1 和 MSH2 在 PE 位点的积累表明 MMR 直接参与 PE 控制。我们的研究结果为 PE 机制提供了新的见解,并提出了如何优化其效率。
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
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