CRISPR基因激活指南
CRISPR-Cas9系統(tǒng)已成為眾所周知的工具,它允許研究人員編輯許多生物和細(xì)胞類型的DNA序列。然而,科學(xué)家們也越來越認(rèn)識(shí)到它可以用來激活基因的表達(dá)。為此,他們已經(jīng)構(gòu)建了許多合成基因激活Cas9蛋白來研究基因功能或補(bǔ)償潛在治療方法中基因表達(dá)不足。
“使用CRISPR-Cas9系統(tǒng)的各種工程化變體選擇性激活基因的可能性使得許多研究人員質(zhì)疑哪種可用的合成激活Cas9蛋白用于其目的。主要的挑戰(zhàn)是所有這些都是在不同環(huán)境中獨(dú)特設(shè)計(jì)和測(cè)試的他們的相對(duì)潛力沒有并排比較,“哈佛大學(xué)Wyss生物啟發(fā)工程研究所的核心教員,合成生物學(xué)平臺(tái)的領(lǐng)導(dǎo)者,喬治教會(huì)博士說。哈佛醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)教授。“我們希望提供與生物醫(yī)學(xué)研究界的并列比較。”
在5月23日發(fā)表在Nature Methods上的一項(xiàng)研究中,Wyss研究小組報(bào)告了它如何嚴(yán)格比較和排列不同細(xì)胞類型中最常用的人工Cas9激活劑,包括人類,小鼠和蒼蠅。這些發(fā)現(xiàn)為研究人員提供了有價(jià)值的指導(dǎo),使他們能夠簡(jiǎn)化他們的工作。
該團(tuán)隊(duì)還包括Wyss核心學(xué)院成員James Collins博士,他還是麻省理工學(xué)院(MIT)生物工程系和Norbert Perrimon醫(yī)學(xué)工程與科學(xué)的Termeer教授和生物工程教授。 ,博士,哈佛醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)教授。
激活Cas9蛋白的基因與來自具有眾所周知的基因激活電位的蛋白質(zhì)的可變結(jié)構(gòu)域融合,并進(jìn)行工程化以使DNA編輯能力被破壞。在一些情況下,CRISPR-Cas9系統(tǒng)的第二組分,即將復(fù)合物靶向特定DNA序列的指導(dǎo)RNA,也已經(jīng)被工程化以結(jié)合基因激活因子。
“我們首先對(duì)七種先進(jìn)的Cas9激活劑進(jìn)行了調(diào)查,將它們相互比較,最初的Cas9激活劑可以為CRISPR-Cas9的基因激活潛能提供概念驗(yàn)證。其中三種基因激活比另一種更高。候選人同時(shí)保持對(duì)目標(biāo)基因的高度特異性,“Wyss研究員,該研究的共同主要作者M(jìn)arcelle Tuttle說。
該團(tuán)隊(duì)接著表明,三種最佳候選者在驅(qū)動(dòng)人類,小鼠和果蠅細(xì)胞中基因表達(dá)水平最高的情況下具有可比性,無論其組織和發(fā)育起源如何。研究人員還指出了采用三種主要候選物進(jìn)一步最大化基因激活的方法。
“在某些情況下,目標(biāo)基因的最大可能激活是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞或治療效果所必需的。當(dāng)我們使用三種不同的指導(dǎo)RNA對(duì)三種拷貝的表現(xiàn)活化劑進(jìn)行靶向時(shí),我們?cè)O(shè)法合作增強(qiáng)特定基因的表達(dá)。”亞歷杭德羅查韋斯博士,博士后研究員和該研究的共同第一作者。
“CRISPR-Cas9的易用性為基因組療法的開發(fā)提供了巨大的潛力。本研究提供了有價(jià)值的新設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),有助于合成生物學(xué)家和生物工程師在未來開發(fā)更有效的靶向基因組工程技術(shù),”Wyss Institute Founding說。主任Donald Ingber,醫(yī)學(xué)博士,博士,哈佛醫(yī)學(xué)院血管生物學(xué)猶大民俗教授和波士頓兒童醫(yī)院血管生物學(xué)項(xiàng)目,哈佛大學(xué)生物工程學(xué)教授John A. Paulson工程學(xué)院應(yīng)用科學(xué)。
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