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利用随机多路复用 sgRNA 组装碱基编辑器进行定向进化水稻基因
摘要 基于 CRISPR 的定向进化是一种有效的育种生物技术，可改善植物的农艺性状。然而，使用单个单向导 RNA 其基因多样化仍然有限。我们在这里描述了一种多重正交碱基编辑器 (MoBE) 和一种随机多重 sgRNA 组装策略，以最大化基因多样化。MoBE 可以在不同的靶标上有效诱导正交 ABE (< 36.6%)、CBE (< 36.0%) 和 A&CBE (< 37.6%)，而 sgRNA 组装策略将各种靶标上的碱基编辑事件随机化。对于水稻乙酰辅酶 A 羧化酶 (OsACC) 第 34 外显子的每一条链上的 130 个和 84 个靶标，我们在随机双 sgRNA 和随机三重 sgRNA 文库中观察到多达 27 294 种靶标-支架组合类型。我们进一步利用MoBE和随机双sgRNA文库对水稻中的OsACC进行了定向进化，获得了更强的除草剂抗性的单突变或连锁突变。这些策略可用于功能基因的原位定向进化，并可能加速水稻性状改良。
胞嘧啶基础编辑器针对马铃薯原生质体中的基因组编辑进行了优化
在这项研究中，我们生成并比较了三个针对马铃薯（卵巢结核）制成的胞苷碱基编辑器（CBE），该量子量其最多赋予了原生质体池中所有等位基因的43％C-T转换。早些时候，基因编辑的马铃薯植物是通过聚乙烯二烯介导的CRISPR/CAS9转化原生质体的转化而成功产生的。在一项研究中，通过用内源性马铃薯ST U6启动子替换U6-1启动子的标准拟南芥，从而获得了3 - 4倍的编辑效率。在这里，我们使用了这种优化的构建体（SP Cas9/ st u6-1 :: grna1，Target GRNA序列GGTC 4 C 5 TTGGAGC 12 AAAAAC 17 TGG）用于生成CBES量身定制的马铃薯，并测试了用于C-T碱基编辑的CBES在Granule-Bounchase-bound starch synthase 1 Gene中的C-T碱基编辑。首先，将链球菌CAS9转化为（D10A）Nickase（NCAS9）。接下来，来自人hapobec3a（A3a），大鼠（EVO_RAPOBEC1）（RA1）或Sea Lamprey（EVO_ PM CDA1）（CDA1）的三种胞质脱氨酶之一（cda1）与NCAS9和A尿素 - DNA Glycosylase融合了C-Encas9（CDA1）与每种模块化的链接。CBE的总体高度有效，A3A具有最佳的总体基础编辑活动，平均为34.5％，34.5％和27％的C-T转换为C4，C5和C12，而CDA1的平均基础编辑活动的平均基础编辑活性为34.5％，34％，34.5％，14.25％C4和C4，C4和C4，C4和C4，C4和C4，C4。ra1在C4和C5时表现出平均基础编辑活性为18.75％，19％的基础编辑活动，是唯一在C12时显示C-TO-T转换的基本编辑器。
削减还是不削减：用于精准基因组工程的下一代基因组编辑器
摘要 自从首次报道将 CRISPR/Cas9 系统用于基因组工程以来，过去十年我们有效地操纵哺乳动物基因组的能力得到了显著提高。然而，未来仍存在重大挑战，阻碍了基于 CRISPR 的基因编辑技术转化为安全有效的治疗方法。由于 PAM 限制，CRISPR 系统的目标范围通常有限，脱靶活性也对治疗应用构成严重风险。此外，第一代基因组编辑器通常通过在目标位点诱导双链断裂 (DSB) 来实现所需的基因组修饰。尽管效率很高，但由于与核酸酶诱导的 DSB 相关的缺点，这种“切割和修复”策略在临床环境中不太受欢迎。在这篇综述中，我们重点介绍了有助于应对这些挑战的最新进展，包括设计和发现具有改进功能的新型 CRISPR/Cas 系统以及开发无 DSB 的基因组编辑器。
由 TadA 变体生成的改进的胞嘧啶碱基编辑器
胞嘧啶碱基编辑器 (CBE) 可实现可编程的基因组 C·G 到 T·A 转换突变，通常包含经过修饰的 CRISPR-Cas 酶、天然存在的胞嘧啶脱氨酶和尿嘧啶修复抑制剂。先前的研究表明，利用天然存在的胞嘧啶脱氨酶的 CBE 可能导致无引导的全基因组胞嘧啶脱氨。尽管随后报道了可减少随机全基因组脱靶的改进型 CBE，但这些编辑器的靶向性能可能不理想。本文，我们报告了使用 TadA 的工程变体 (CBE-T) 的 CBE 的生成和表征，这些变体可在序列多样的基因组位点上实现高靶向 C·G 到 T·A，在原代细胞中表现出强大的活性，并且不会导致全基因组突变的可检测升高。此外，我们报道了胞嘧啶和腺嘌呤碱基编辑器 (CABE)，它们可催化 A 到 I 和 C 到 U 编辑 (CABE-T)。与 ABE 一起，CBE-T 和 CABE-T 可使用实验室进化的 TadA 变体对所有转换突变进行可编程安装，与之前报道的 CBE 相比，这些变体具有更好的特性。
碱基编辑业务：从实验室到临床的演变
AU：请确认所有标题级别均正确表示：随着 20 世纪 70 年代重组 DNA 技术的出现，使用基因疗法治疗人类遗传疾病的想法引起了世界各地科学家的兴趣和想象。多年后，主要得益于基于 CRISPR 的基因组编辑工具的开发，该领域呈爆炸式增长，学术实验室、初创生物技术公司和大型制药公司齐心协力开发改变生活的治疗方法。在本文中，我们重点介绍碱基编辑技术及其从实验室到临床的发展。碱基编辑于 2016 年首次报道，能够将 C•G 安装到 T•A 和将 A•T 安装到 G•C 点突变，同时在很大程度上避免了传统 CRISPR/Cas9 基因编辑的一些缺陷。尽管这些技术还很年轻，但它们已被学术实验室和治疗公司广泛使用。在这里，我们概述了碱基编辑的机制及其在临床试验中的应用。
使用碱基编辑器进行精确的基因组编辑
摘要：单核苷酸变异约占人类已知致病遗传变异的一半。通过逆转致病点突变且副作用最小的基因组编辑策略具有巨大的治疗潜力，目前正在被积极推行。碱基编辑和主要编辑等精准高效的基因组编辑策略的出现为核苷酸转换提供了强有力的工具，而不会诱导双链 DNA 断裂（DSB），这在治疗遗传疾病方面显示出巨大的潜力。人们开发了各种各样的碱基编辑器工具包，以提高不同应用环境中的编辑效率和准确性。本文，我们总结了碱基编辑器（BE）的发展、它们的局限性以及基于碱基编辑的治疗策略的未来前景。
基本编辑器的精确基因组编辑
摘要：单核苷酸变体约占人类已知的致病遗传变异的一半。基因组编辑策略通过逆转最小侧面效应的致病点突变具有巨大的治疗潜力，现在正在积极追求。基础编辑和主要编辑等精确和有效的基因组编辑策略的出现为核苷酸转化提供了强大的工具，而无需诱导双链DNA断裂（DSB），这表现出了固化遗传疾病的巨大潜力。基本编辑器的多种工具包已被开发，以提高应用程序不同背景下的编辑效率和准确性。在这里，我们总结了基本编辑者的发展（BES），他们的局限性和基于基础编辑的治疗策略的未来观点。
使用 CRISPR 碱基编辑器在 DNA 磁带上进行数字数据存储
摘要：尽管档案数字存储行业已接近其物理极限，但需求却在大幅增长，因此出现了替代产品。最近的努力已经证明了 DNA 作为数字存储介质的巨大潜力，具有卓越的信息耐久性、容量和能耗。然而，大多数提出的系统都需要按需从头 DNA 合成技术，这些技术会产生大量有毒废物，因此不具备工业可扩展性和环保性。受半导体存储设备架构和基因编辑最新发展的启发，我们创建了一种称为“DNA 突变覆盖存储”（DMOS）的分子数字数据存储系统，该系统通过利用组合、可寻址、正交和独立的体外 CRISPR 碱基编辑反应来存储信息，将数据写入绿色合成 DNA 磁带的空白池中。作为概念验证，我们在 DNA 磁带上写下了我们学校徽标的位图表示和本研究的标题，并准确地恢复了存储的数据。
人类细胞中 DNA 靶向 CRISPR 编辑器的比较
© 作者 2023。开放存取 本文根据知识共享署名 4.0 国际许可进行授权，允许以任何媒体或格式使用、共享、改编、分发和复制，只要您给予原作者和来源适当的信任，提供知识共享许可的链接，并指明是否做了更改。 本文中的图片或其他第三方资料包含在文章的知识共享许可中，除非资料的致谢中另有说明。 如果资料未包含在文章的知识共享许可中，且您的预期用途不被法定规定允许或超出允许用途，则需要直接从版权所有者处获得许可。 要查看此许可证的副本，请访问 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ 。知识共享公共领域贡献豁免（http://creativeco mmons.org/publicdomain/zero/1.0/）适用于本文中提供的数据，除非数据来源中另有说明。
使用 PlantPegDesigner 和工程植物引物编辑器 (ePPE) 优化单子叶植物的引物编辑
引物编辑器 (PE) 可以在不造成供体 DNA 或双链断裂的情况下安装所需的碱基编辑，已用于植物，原则上可以加速作物改良和育种。然而，它们在植物中的编辑效率通常较低。通过基于熔化温度设计序列来优化引物编辑向导 RNA (pegRNA)、使用双 pegRNA 和工程 PE 均已被证明可以提高 PE 效率。此外，基于水稻引物编辑实验数据开发了一个自动化 pegRNA 设计平台 PlantPegDesigner。在本方案中，我们介绍了使用 PlantPegDesigner 设计和优化 pegRNA、构建具有增强编辑效率的工程植物 PE 载体进行引物编辑、使用报告系统评估引物编辑效率以及通过深度扩增子测序比较 PE 的有效性和副产物的详细方案。利用该方案，研究人员可以在4 – 7天内构建优化的用于引物编辑的pegRNA，并在3个月内获得引物编辑的水稻或小麦植物。