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大牛david liu最新nature:

david liu(credit: martin adolfsson)

自2012年被证实具有基因组编辑功能以来,crispr/cas9已经成为深受实验室喜欢的工具,并在纠正致病突变、寻找癌症免疫疗法的必需基因、解决器官异种移植关键难题等领域创造了多个突破和成果。但是该技术仍然存在一些局限性,例如“编辑范围有限”、“脱靶效应”等。

很多研究团队一直试图优化这一工具。哈佛大学/broad研究所的化学生物学家david r. liu就是其中一员。2月28日,其团队在《nature》期刊在线发表了题为“evolved cas9 variants with broad pam compatibility and high dna specificity”的文章。他们研发出一种cas9酶的变体,是基础版酿脓链球菌cas9酶(spcas9)的“升级版”。

doi:10.1038/nature26155

david r. liu将其命名为“xcas9”,并证实其在基因编辑时更灵活、更精确——可以靶向更多的基因位点,并减少“错误编辑”的风险。

crispr系统的关键在于cas9酶在引导rna(grna)的指引下负责切割特定的dna序列。其中,spcas9的识别依赖于特定的pam序列(位于编辑位点附近),该序列的一个末端是由特定的三碱基排列组成的。这种排列简称为n,由组成dna的任一种碱基(a、g、c、t)再加上2个鸟嘌呤(g)组成。反观人类基因组,只有1/16的区域含有此类pam序列(ngg)。这无疑限制了基因编辑的范围。

the genome editor crispr cuts dna with help from a guide rna (green and red) and a cas9 enzyme (outline) that latches onto a three-base sequence (yellow). kc roeyer/university of california, berkeley

为了打破这一局限,david r. liu实验室尝试改造,使其能够在多种pam序列旁进行切割。通过phage-assisted continuous evolution(pace)方法,最终他们获得了xcas9——其可以广泛识别多种pam序列,包括ng、gaa和gat,编辑范围至少增加了4倍,可以靶向编辑基因组的1/4区域。

研究团队对xcas9进行多种测试,验证其与“base editors”工具结合时置换单个剪辑的能力。让他们惊喜的是,相比于cas9,xcas9错误编辑的概率降低了。

david r. liu强调,对于xcas9酶的潜能,依然需要时间验证。他和团队目前只测试了几十个位点,相比于xcas9成千上万的目标只是“冰山一角”。“我并不能确定,xcas9一定优于spcas9。所以我希望更多的人来检测它,因为我想知道答案。” david r. liu表示道。

参考资料:

upgrade makes genome editor crispr more muscular, precise

powerful enzyme could make crispr gene-editing more versatile


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