基因組編輯 按下DNA上的刪除按鈕
直到最近,基因組學還是一種“只讀”科學,但科學家已經(jīng)開發(fā)出一種快速簡便地刪除活細胞中DNA的工具。該軟件發(fā)表在PLOS Computational Biology上,將加強對我們DNA中大量非編碼DNA區(qū)域或“暗物質(zhì)”的理解,并可能導致發(fā)現(xiàn)新的致病基因和潛在的新藥。CRISPR-Cas9是一種革命性的基因組編輯技術,直到最近,大多數(shù)使用它的研究都是為了沉默蛋白質(zhì)編碼基因,這是我們基因組中研究得最好的部分。然而,我們的基因組由99%的不編碼任何蛋白質(zhì)的DNA組成。通常被描述為基因組的“暗物質(zhì)”,這種“非編碼DNA”被認為對于理解人類生物學的所有方面(包括疾病和進化)至關重要。
Johnson實驗室最近創(chuàng)建了一種基于CRISPR-Cas9的工具,稱為“DECKO”,可用于刪除任何所需的非編碼DNA片段。DECKO的獨特優(yōu)勢在于它使用兩個單獨的sgRNA,就像兩個“分子剪刀”一樣,可以剔除一片DNA。該方法被廣泛采用,但由于沒有可用于設計所需的sgRNA對的軟件,因此設計缺失實驗非常耗時。
為此,由Carlos Pulido領導的這項研究的研究人員創(chuàng)建了一個名為CRISPETa的軟件管道,這是一個設計CRISPR刪除實驗的靈活解決方案。用戶告訴CRISPETa他們希望刪除哪個區(qū)域,并且該軟件返回一組優(yōu)化的sgRNA對,可以直接供實驗研究人員使用。其中一個關鍵特征是它可以在高規(guī)模下創(chuàng)建設計,并考慮到未來的篩選實驗。
研究人員表明,CRISPETa設計有效地刪除了他們在人體細胞中所需的目標。最重要的是,在那些產(chǎn)生RNA分子的區(qū)域,研究人員發(fā)現(xiàn)RNA分子也帶有缺失。
“最終,我們期望CRISPR刪除和其他基因組工程工具導致我們理解疾病基因組基礎的能力的革命,特別是在不編碼蛋白質(zhì)的99%的DNA中。除了用作基礎研究之外工具,CRISPR甚至可能在未來被用作逆轉(zhuǎn)致病突變的有效治療藥物,“Rory Johnson補充道。
CRISPETa專為非專家使用而設計,因此即使是最適度的實驗實驗室,它也可用于科研人員。例如,這些用戶可以刪除非編碼DNA的可疑功能區(qū),并測試細胞或分子活性的結(jié)果。該軟件對于旨在利用CRISPR缺失用于治療目的的群體也具有潛在的價值,例如,刪除懷疑引起疾病狀態(tài)的非編碼DNA區(qū)域。“我們希望這種新的軟件工具能夠讓盡可能多的研究人員在他們的研究中利用CRISPR刪除的能力,”編寫CRISPETa 軟件的學生Carlos Pulido說。
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