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     时间:2021-04-08 11:05:14  来源:

    许多威胁生命的疾病是由通用基因DNA编码中单个核苷酸结构单元的仅仅改变引起或加剧的。这种“点突变”可以将人体内的单个细胞转变为癌细胞,然后继续生长为肿瘤,或者可以将对抗生素敏感的细菌转变为对细菌产生耐药性的细菌,从而导致无法治愈的感染。在理想的情况下,临床医生将能够在创建出具有更有害的点突变的细胞后立即去除它们,从而更有效地抵抗疾病。

    Wyss生物启发工程研究所的一个研究小组现在在美国国家科学院院刊 PNAS)中报告说,它已通过将CRISPR / Cas9基因组工程系统转化为一个基因组系统而朝着这一目标迈出了第一步。基因组监视工具。由Wyss Institute核心学院成员George Church和James Collins领导的研究人员开发了一种体内突变预防方法,该方法可使DNA切割Cas9酶区分具有单个核苷酸差异的基因组靶位点,并专门切割不需要的位点。在细菌 E.在培养物或小鼠胃肠道中生长的“大肠杆菌菌株,该方法可防止抗生素抗性变体的存活。

    通过具有互补序列的小向导RNA将Cas9酶引导至其基因组靶序列。一旦在目标基因上定位,Cas9就像一把剪刀一样,在指定的位置切割靶序列。如果修复了这种故意引入的损伤,生物学家可以编辑细胞的基因组,但是如果不进行修复,它将导致细胞死亡。然而,尽管该系统在发现和切割许多生物的基因组中的靶序列方面是有效的,但非特异性活性使Cas9在次要的,不完全相同的位点随机切割仍然给基因组工程师带来了问题。这也意味着带有不希望的点突变的靶序列常常不能被Cas9与其正常对应物充分区分开并被有选择地去除。迄今为止,即使设计更特异性的设计者Cas9酶也无法完全解决此问题。

    乔治·丘奇(George Church)博士说:“通过专注于指导RNA的功能,我们的方法极大地提高了Cas9的特异性,达到可以清楚地区分单核苷酸多态性并消除不需要的遗传变异的水平。”哈佛医学院(HMS)的遗传学以及哈佛大学和麻省理工学院(MIT)的卫生科学与技术。“我们的方法开辟了一种全新的方式来考虑未来的疾病预防。”

    先前的研究表明,自相矛盾的是,指导RNA与其靶序列之间的某些错配不会影响Cas9切割DNA中特定位点的能力。“我们假设,对于给定的一对单点突变不同的靶标,可以在指导RNA中鉴定出一组错配,这些错配将消除Cas9对正常序列的活性,同时保持对一个具有有害性的Cas9的活性。点突变。该研究将在细胞出生后立即终止其冷链突变的细胞。由Church和Collins撰写,现在是哥伦比亚大学的助理教授。

    为了开发他们的方法,该团队利用了细菌酶中发生的已知点突变,为病原体提供了对抗生素的抗性。通过专注于这些突变中的几种,并通过具有不同错配组合的指导RNA变体进行筛选,他们能够鉴定出特定的指导RNA,这些RNA刺激了Cas9对突变基因序列的活性,但正常的对应部分却未受影响。

    突变预防系统不仅在 E.在标准实验室条件下培养的“大肠杆菌菌株,以及在定殖性小鼠的胃肠道中定殖的细菌中培养的大肠杆菌菌株。这些为期多天的小鼠实验涉及持续的抗生素给药,并证明了该系统即使在潜在的巨大环境压力下仍具有强大的功能。 ReadCoor Inc.

    研究人员认为,除了其在未来疾病预防中的潜力外,他们的突变预防系统还可以立即用于帮助生物技术行业保护大规模培养物,避免获得导致其无法生产或易于污染的突变,并研究微生物的进化。

    这项策略为我们提供了研究微生物进化机制的机会。例如,我们现在能够防止经常发生的赋予抗生素抗性的突变,并询问哪些其他遗传变化可能导致相同的结果。这可能会增进我们对耐药机制的了解,并可能提供新的治疗切入点。”詹姆斯·柯林斯博士说,他也是麻省理工学院(MIT)的泰米尔医学工程与科学教授,生物学教授麻省理工学院的工程系。

    Wyss研究所创始董事Donald Ingber博士说:“在Wyss研究所的共同努力下,在CRISPR / Cas9领域带来了一项全新的创新,这可能会带来预防和治疗广泛疾病的全新方法。博士,同时还是HMS和波士顿儿童医院血管生物学计划的犹大Folkman教授,以及哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院的生物工程学教授。

     

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