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华人学者成功提高CRISPR的多重编辑能力
【字体: 大 中 小 】 时间:2015年03月04日 来源:生物通
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CRISPR/Cas9的靶向能力和多重编辑效率,往往会受到引导RNA(gRNA)表达策略的限制。为此,宾夕法尼亚州立大学的研究团队开发了从多顺反子基因生产大量gRNA的通用策略。这项研究发表在三月二日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上,文章的通讯作者是宾夕法尼亚州立大学的副教授Yinong Yang。
生物通报道:规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9,原本是细菌抵御病毒的重要武器。现在它们已经成为了基础研究、分子治疗和作物改良中的有力工具,帮助人们在多种生物中进行基因组编辑,包括人、小鼠、大鼠、斑马鱼、秀丽隐杆线虫、植物以及细菌。不过,CRISPR/Cas9的靶向能力和多重编辑效率,往往会受到引导RNA(gRNA)表达策略的限制。
为此,宾夕法尼亚州立大学的研究团队开发了从多顺反子基因生产大量gRNA的通用策略。这项研究发表在三月二日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上,文章的通讯作者是宾夕法尼亚州立大学的副教授Yinong Yang。Yinong Yang博士早年毕业于浙江大学(前杭州大学),现在他已经成为国际水稻分子病理领域的知名专家,近年来开始从事水稻基因组编辑的研究工作。
CRISPR/Cas体系包括一个称为Cas9的DNA剪切酶,和一段与目标DNA片段匹配的引导性短RNA(gRNA)。Cas9内切酶在gRNA的引导下切割特定的DNA位点,引入多个gRNA可以同时修饰多个基因实现多重基因编辑。不过,CRISPR/Cas9的靶标能力很大程度上受到gRNA表达策略的影响。(延伸阅读:华人学者Cell发表CRISPR重要成果)
tRNA加工系统能够精确切割tRNA前体的两端,研究人员决定利用这一点提高CRISPR/Cas9系统的靶向和多重编辑能力。他们将tRNA与gRNA结合起来,合成了一个多顺反子基因。研究显示,内源tRNA加工系统能够精确加工这个合成基因,有效生成大量携带正确靶向序列的gRNA,引导Cas9编辑多个染色体目标。这一策略能够在稳定的转基因水稻中,高效(可达到100%)实现多重基因组编辑和染色体片段删除。
tRNA及其加工系统在所有生物中是相当保守的,因此上述策略可以广泛用于小RNA表达和基因组工程,显著提高CRISPR/Cas9的靶向能力和编辑效率。宾夕法尼亚州立大学已经为这一技术提出了专利申请。
生物通编辑:叶予
生物通推荐原文:
Boosting CRISPR/Cas9 multiplex editing capability with the endogenous tRNA-processing system