在过去的几十年中,使用位点特异性核酸酶进行精确操纵DNA的技术经历了深刻的进步,成为了定向诱变的有希望的替代方法,并且对基因表达进行了精细的控制。脱颖而出的基因组编辑,例如锌指核酸酶(ZFN),转录激活剂样效应子核酸酶(Talens),以及最近的CRISPR/CAS(群集定期间隔间隔的短palindromic重复序列)与Cas cas核酸酶相关。后者具有其革命性,尤其是其特殊性,普遍性和相对简单性(Pickar-Oliver; Gersbach,2019年)。此外,CRISPR/CAS是一种可以修改的灵活工具,有助于其在细胞功能和生物技术研究中的持续改进和多样化的应用。
Anzalone, AV、Koblan, LW 和 Liu, DR (2020)。使用 CRISPR–Cas 核酸酶、碱基编辑器、转座酶和主要编辑器进行基因组编辑。《自然生物技术》,1-21。
引导 RNA - circRNA 可通过结合靶向序列与 DNA 靶标结合以及结合 Cas 蛋白的支架序列来设计,以引导 CRISPR-Cas 基因编辑系统中的 Cas 核酸酶
具有可编程核酸酶的基因组编辑对临床翻译表现出了巨大的希望,但也揭示了由染色体易位引起的遗传毒性的风险或在脱靶位点插入突变的插入。在这里,我们描述了一种创新的测定法,以识别和量化源自CRISPR-CAS核酸酶或Talens的靶向活性的染色体畸变。cast-seq还检测了新型的染色体重排类型,包括同源性重组介导的同源介导的易位。取决于使用的设计师核酸酶,易位发生在0-0.5%的基因编辑的人类干细胞和约20%的靶基因座中含有大差点。总而言之,铸造SEQ分析与干细胞的治疗编辑特别相关,以在基因编辑产物的临床应用之前进行彻底的风险评估。
摘要基因治疗是通过破坏与疾病相关基因的表达或替换或纠正受影响细胞类型中突变的基因座的表达来治疗遗传性疾病,癌症或传染病。除了常规的基因转移方案外,设计器核酸酶(例如锌指核酸酶,故事核酸酶,巨核酸酶或CRISPR-CAS核酸酶)在该领域中越来越重要。使用设计师的核酸内切酶的使用使研究人员可以通过促进DNA双链断裂来校正有害突变。CRISPR-CAS技术被广泛用作强大的基因组编辑工具,因为它的简单性质由单个RNA分子引导到目标位点的核酸酶组成。尽管如此,主要问题之一是CRISPR-CAS系统的脱靶活动,该活动与特定的CRISPR-CAS核糖核蛋白(RNP)络合物针对基因组中其他序列的相似性有关。先前的研究表明,除了序列同源性外,靶向活性与细胞中的RNP浓度和基因组暴露于这些RNP的时间正相关。到目前为止,还没有执行很多测定,这些测定详细介绍了影响开目标和脱靶裂解动力学的参数。在我的主论文项目中,我开发了新颖的体外方法,以评估各种参数对靶向和脱靶裂解动力学和切割效率的影响。我的结果表明,CRISPR-CAS DNA裂解动力学在很大程度上取决于RNP,DNA靶位点和RNP脱靶结合位点的浓度。i发现,靶向裂解动力学和效率取决于(i)目标序列本身,(ii)RNPS和靶位点之间的比率,(iii)RNP的浓度,(iv),(iv)非目标裂解位点的浓度以及(v)(v)(v)off target结合位点的浓度。数据表明,单元格中的切割效率不仅取决于目标位点组成本身,而且还取决于脱靶裂解位点的数量,更重要的是 - 更重要的是 - 非目标结合位点的数量。
GenScript 提供多种 Cas 酶,包括 Cas9、Cas12 和 Cas13 核酸酶,可实现更高的特异性、减少脱靶效应、增强递送、符合 GMP 以及使用增强荧光标签立即检测。
基因组编辑技术的进步使得利用酶的功能进行有效的 DNA 修饰成为可能,这对治疗人类遗传疾病具有巨大的潜力。已经开发出几种核酸酶基因组编辑策略来纠正基因突变,包括大核酸酶 (MN)、锌指核酸酶 (ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 和成簇的规律间隔短回文重复序列-CRISPR 相关蛋白 (CRISPR-Cas)。CRISPR-Cas 已被进一步设计为创建切口酶基因组编辑工具,包括具有高精度和高效率的碱基编辑器和主要编辑器。在这篇综述中,我们总结了用于治疗遗传疾病的核酸酶和切口酶基因组编辑方法的最新进展。我们还强调了这些方法转化为临床应用的一些局限性。
ISCB蛋白是在IS200/IS605转座子的不同家族中编码的推定核酸酶,可能是RNA引导的核酸内切酶Cas9的祖先,但是ISCB的功能及其与任何RNA的相互作用仍然没有特征。使用进化分析,RNA测序和生化实验,我们从IS200/IS605转座子中重建了CRISPR-CAS9系统的演变。我们发现ISCB使用单个非编码RNA进行双链DNA的RNA引导的切割,并且可以利用人类细胞中的基因组编辑。我们还展示了TNPB的RNA引导的核酸酶活性,另一种IS200/IS605转座子编码的蛋白质以及Cas12核酸内切核酸酶的祖先。这项工作揭示了一类广泛的转座子编码的RNA引导的核酸酶,我们将其命名为Omega(强制性移动元件 - 引导活动),具有强大的生物技术发展潜力。t
图 3:HBV-ARCUS-POL 核酸酶在各代中表现出更高的特异性 • 含有一个部分整合的 HBV 基因组的 HepG2 细胞被转染了高水平的 HBV-ARCUS- POL 核酸酶以及 DNA“标签”。分离 gDNA 并使用 Oligo Capture NGS 评估脱靶编辑。 • 每个蓝点代表一个潜在的切割位点,X 轴表示恢复的读取次数,点的颜色表示每个位点与预期的 22bp 目标位点相比的错配数。 • 最有可能真实的脱靶位点是那些具有大量读取次数或错配较少的位点。这些包含在黄色轮廓框内。橙色圆圈表示已整合到 HepG2 细胞系基因组中的预期目标位点。
基因组编辑 (GE) 技术已成为一种多方面的策略,它瞬间普及了改变生物体遗传构成的机制。基于成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) 和 CRISPR 相关 (Cas) 蛋白的基因组编辑 (CRISPR/Cas) 方法具有巨大潜力,可以有效编辑多种生物体的基因组。与巨核酸酶、锌指核酸酶 (ZFN) 和转录激活因子样效应核酸酶 (TALEN) 相比,该框架因其灵活性、多功能性和效力而更经济。序列特异性核酸酶 (SSN) 的出现允许在基因组中精确诱导双链断裂 (DSB),从而确保通过非同源末端连接 (NHEJ) 或同源定向修复 (HDR) 途径实现所需的改变。研究人员已利用 CRISPR/Cas 介导的基因组改造对作物品种进行改造,以产生提高产量、丰富营养品质和抗逆性的理想特性。本文重点介绍了通过基于 CRISPR/Cas 的工具进行基础植物研究和作物遗传改良,在作物营养改良领域取得的最新进展。这种基因组编辑的应用有助于揭示植物的基本生物学事实,并辅以全基因组关联研究、人工智能和各种生物信息学框架,从而提供未来的模型研究及其确认。本文回顾了通过这种现代生物技术方法开发的减少“脱靶”效应和社会对基因组改造作物认可的策略。
