第一個(gè)CRISPR單核苷酸編輯的轉(zhuǎn)基因小鼠

囊性纖維化，鐮狀細(xì)胞性貧血，亨廷頓氏病和苯丙酮尿癥都是由單個(gè)核苷酸(DNA構(gòu)建塊)的突變引起的疾病的例子。人類(lèi)DNA由大約30億個(gè)四種類(lèi)型的核苷酸組成：腺嘌呤(A)，胞嘧啶(C)，鳥(niǎo)嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)。在某些情況下，只有一個(gè)核苷酸的差異會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重后果?？茖W(xué)家希望通過(guò)用正確的核苷酸替換不正確的核苷酸來(lái)治愈這些疾病。然而，用當(dāng)前的基因編輯工具CRISPR-Cas9替換單個(gè)核苷酸在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性。基因科學(xué)研究所(IBS)基因組工程中心的科學(xué)家使用了一種流行的基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9來(lái)生產(chǎn)具有單核苷酸差異的小鼠。自然生物技術(shù)。

最新且非常成功的CRISPR-Cas9技術(shù)通過(guò)切割DNA兩條鏈中的錯(cuò)誤核苷酸并切除DNA的一小部分來(lái)發(fā)揮作用。相反，IBS生物學(xué)家使用Cas9蛋白(切口酶Cas9，nCas9)的變體與稱(chēng)為胞苷脫氨酶的蛋白質(zhì)(也稱(chēng)為基因編輯器)融合，該蛋白質(zhì)能夠?qū)⒁粋€(gè)核苷酸替換為另一個(gè)核苷酸。以這種方式，不發(fā)生DNA缺失，而只是一個(gè)核苷酸取代。這些類(lèi)型的脫氨酶已經(jīng)由Harvard的David Liu小組和2016年神戶大學(xué)的同事在培養(yǎng)的細(xì)胞系中開(kāi)發(fā)和測(cè)試.IBS團(tuán)隊(duì)通過(guò)將其應(yīng)用于小鼠胚胎進(jìn)一步推進(jìn)該技術(shù)。

科學(xué)家通過(guò)改變肌營(yíng)養(yǎng)不良蛋白基因(Dmd)或酪氨酸酶基因(Tyr)中的單個(gè)核苷酸來(lái)測(cè)試小鼠中的CRISPR-nCas9-胞苷脫氨酶融合。它們?cè)趦煞N情況下均獲得成功：Dmd基因中具有單核苷酸突變的胚胎導(dǎo)致小鼠肌肉中不產(chǎn)生肌營(yíng)養(yǎng)不良蛋白，并且具有Tyr突變的小鼠顯示出白化性狀?？辜∥s蛋白確實(shí)與肌肉肌營(yíng)養(yǎng)不良蛋白疾病相關(guān)，而酪氨酸酶控制黑色素的產(chǎn)生。

而且，這些單核苷酸取代僅出現(xiàn)在目標(biāo)位置。這很重要，因?yàn)樗馕吨挥姓_的核苷酸被取代。“我們首次在這里展示了可編程脫氨酶有效誘導(dǎo)動(dòng)物胚胎中的堿基取代，產(chǎn)生具有疾病表型的突變小鼠。這是一個(gè)原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。下一個(gè)目標(biāo)是糾正動(dòng)物的遺傳缺陷。最后，這項(xiàng)技術(shù)可能允許在人類(lèi)胚胎中進(jìn)行基因校正，“該研究的主要作者，中心主任KIM Jin-Soo表示。

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