摘要 化脓性链球菌的 RNA 引导 Cas9 核酸酶已成为一种重要的基因编辑工具。然而,其固有的脱靶活性是生物医学应用面临的主要挑战。与一些报道的专门针对单个结构域的工程策略不同,考虑到 Cas9 的特异性是由各个结构域协同决定的,我们合理地在酶的多个结构域中引入了多个氨基酸替换,以创建潜在的高保真度变体。我们还利用了我们之前推导的活化 Cas9 复合物结构的原子模型来指导新的修饰。这种方法已鉴定出具有增强的 DNA 切割特异性的 HSC1.2 Cas9 变体。虽然 HSC1.2 变体的特异性增强在体外切割试验中似乎与位置有关,但这种 Cas9 变体的脱靶 DNA 编辑频率远低于人类细胞中的野生型 Cas9。通过分子动力学模拟研究了导致观察到的位置依赖性效应的潜在机制。我们的发现为利用结构和动态信息开发具有高基因编辑特异性的 Cas9 样酶奠定了坚实的基础。
。CC-BY 4.0 国际许可(未经同行评审认证)是作者/资助者,他已授予 bioRxiv 永久展示预印本的许可。它是此预印本的版权持有者此版本于 2020 年 12 月 7 日发布。;https://doi.org/10.1101/2020.12.06.413757 doi:bioRxiv 预印本
(未经同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可不得重复使用。此预印本的版权所有者此版本于 2025 年 1 月 21 日发布。;https://doi.org/10.1101/2025.01.21.634017 doi:bioRxiv preprint
摘要:CRISPR-Cas(成簇的规律间隔的短回文重复序列 (CRISPR))和相关蛋白 (Cas9) 系统是一种年轻但研究充分的基因组编辑工具,可为多种遗传疾病提供合理的解决方案。具有 20 个碱基的用户定义间隔序列的单向导 RNA (sgRNA) 和 Cas9 内切酶构成了 CRISPR-Cas9 系统的核心。该 sgRNA 可以将 Cas9 核酸酶引导至任何基因组区域,该区域包含下游的原间隔相邻基序 (PAM) 并与间隔序列匹配。CRISPR-Cas9 基因组编辑技术在临床应用中面临的当前挑战是潜在的脱靶效应,可能导致 DNA 在错误位点裂解。脱靶基因组编辑混淆并削弱了 CRISPR-Cas9 的治疗潜力,此外还可能使人们对有关基因活动的科学发现产生怀疑。在本综述中,我们总结了减少 CRISPR-Cas9 基因组编辑脱靶效应的最新技术进展。关键词:CRISPR-Cas9、基因组编辑、脱靶效应、最新进展、综述
摘要:CRISPR-Cas(成簇的规律间隔的短回文重复序列 (CRISPR))和相关蛋白 (Cas9) 系统是一种年轻但研究充分的基因组编辑工具,可为多种遗传疾病提供合理的解决方案。具有 20 个碱基的用户定义间隔序列的单向导 RNA (sgRNA) 和 Cas9 内切酶构成了 CRISPR-Cas9 系统的核心。该 sgRNA 可以将 Cas9 核酸酶引导至任何基因组区域,该区域包含下游的原间隔相邻基序 (PAM) 并与间隔序列匹配。CRISPR-Cas9 基因组编辑技术在临床应用中面临的当前挑战是潜在的脱靶效应,可能导致 DNA 在错误位点裂解。脱靶基因组编辑混淆并削弱了 CRISPR-Cas9 的治疗潜力,此外还可能使人们对有关基因活动的科学发现产生怀疑。在本综述中,我们总结了减少 CRISPR-Cas9 基因组编辑脱靶效应的最新技术进展。关键词:CRISPR-Cas9、基因组编辑、脱靶效应、最新进展、综述
摘要:CRISPR-Cas 系统已发展成为一种尖端技术,通过精确的基因操作改变了生物科学领域。CRISPR/Cas9 核酸酶正在发展成为一种革命性的方法,可以编辑任何物种的任何基因并获得理想的结果。CRISPR-Cas 技术的快速发展反映在不断扩展的生物信息学工具生态系统中,这些工具旨在使 CRISPR/Cas9 实验更容易。为了帮助研究人员设计出有效的向导 RNA 并减少脱靶效应、选择核酸酶靶位和进行实验验证,生物信息学家已经建立并开发了一套全面的工具。在本文中,我们将回顾可用于评估脱靶效应以及量化核酸酶活性和特异性的各种计算工具,包括基于网络的搜索工具和实验方法,并将描述如何优化这些工具以用于模型生物的基因敲除 (KO) 和基因敲入 (KI)。我们还讨论了精准基因组编辑及其应用的未来方向,以及目标选择方面的挑战,特别是在预测脱靶效应方面。
1 博伊斯汤普森研究所,纽约州伊萨卡 14853,美国;2 马里兰大学植物科学与景观建筑系,马里兰州帕克分校,美国;3 扬州大学农学院,江苏省作物基因组学与分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室,扬州 225009,中国;4 扬州大学江苏省粮食作物现代生产技术协同创新中心,扬州 225009,中国;5 康奈尔大学植物育种与遗传系,纽约州伊萨卡 14853;6 马里兰大学生物科学与生物技术研究所,马里兰州罗克维尔 20850。Ɨ 上述作者对本文贡献相同。
摘要 基因组编辑技术的快速发展为医学领域开辟了新的可能性。基于核酸酶的技术(例如 CRISPR/Cas9 系统)现在用于治疗以前难以治疗的遗传性疾病。与当代编辑系统相比,CRISPR/Cas9 基因编辑方法具有多种优势,特别是在组件设计、实施和多重基因组编辑选项方面更易于实现。虽然早期临床试验的结果令人鼓舞,但这些试验招募的患者人数较少,阻碍了对 CRISPR/Cas9 疗法的安全性方面做出结论性评估。潜在的安全问题包括 CRISPR/Cas9 系统缺乏保真度,这可能导致非目标基因位点的意外 DNA 修饰。本综述重点介绍了对 CRISPR/Cas9 组件的修改,这些修改可以减轻体外和临床前模型中的脱靶效应,以及其在患者群体中转化为基因治疗的可行性。
。CC-BY-NC 4.0 国际许可证永久有效。它以预印本形式提供(未经同行评审认证),作者/资助者已授予 bioRxiv 许可,可以在该版本中显示预印本。此版本的版权持有者于 2020 年 2 月 9 日发布。;https://doi.org/10.1101/2020.02.09.940486 doi: bioRxiv preprint
针对突变型 BRAF 的靶向疗法与 MEK 抑制剂 (MEKi) 联合使用可有效治疗晚期黑色素瘤。然而,治疗成功率会受到耐药性和不良事件 (AE) 的影响。已获批准的 BRAF 抑制剂 (BRAFi) 表现出高水平的靶标混杂性,这可能会导致这些影响。血管内壁与高血浆浓度的 BRAFi 直接接触,但抑制剂对这种细胞类型的影响尚不清楚。因此,我们旨在描述血管内皮对已获批准的黑色素瘤 BRAFi 的反应。我们发现临床批准的 BRAFi 诱导了内皮 MAPK 信号的矛盾激活。此外,磷酸化蛋白质组学显示每种抑制剂都有不同的脱靶组。使用维莫非尼和下一代二聚化抑制剂 PLX8394 治疗后,内皮屏障功能和连接完整性受损,但使用达拉非尼或恩科拉非尼则没有。总之,这些发现有助于深入了解 BRAFi 对内皮信号和功能产生的惊人不同副作用。更好地了解脱靶效应有助于确定不良反应背后的分子机制,并指导 BRAF 突变型黑色素瘤疗法的持续发展。