插入前調(diào)整DNA片段可以獲得最高的效率

伊利諾伊州Champagny伊利諾伊大學的研究人員使用CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)實現(xiàn)了基因插入人體細胞的最高報告率，這是使用CRISPR進行臨床基因治療應用的必要步驟。

通過化學調(diào)節(jié)要插入的DNA末端，新技術的效率是目前方法的五倍。研究人員發(fā)現(xiàn)，在人類腎臟細胞系中測試的所有遺傳位點都得到了改善，甚至有一個位點的插入率達到了65%，而之前的最高水平為15%。

在化學和生物分子工程教授趙慧敏的領導下，研究人員在《自然化學生物學》雜志上發(fā)表了他們的工作。

研究人員發(fā)現(xiàn)，CRISPR是關閉或“敲除”基因的有效工具。然而，在人類細胞中插入或“敲入”基因并不是一種非常有效的方法。

美國伊利諾伊州卡爾R沃斯基因組生物學研究所負責生物系統(tǒng)設計主題的趙說：“一個好的分型方法對于基因治療的應用和研究基因功能的基礎生物學研究都非常重要?！薄笆褂们萌敕ǎ覀兛梢詷擞浫魏位?，研究其功能，看看基因表達如何受到癌癥或染色體結(jié)構變化的影響?；蛘咴诨蛑委煹膽弥?，如果有人患有癌癥引起的疾病或者基因缺失，我們希望能夠插入。”

為了找到提高效率的方法，趙的團隊研究了13種不同的方法來修飾插入的DNA。他們發(fā)現(xiàn)，DNA末端的微小變化會提高插入的速度和效率。

然后，研究人員測試了CRISPR-Cas9的用途，以精確定位特定的插入位點，并將不同大小的末端修飾的DNA片段插入基因組的多個點。他們發(fā)現(xiàn)，即使在插入大的DNA片段(這是最難插入的片段)時，效率也提高了2到5倍。

“我們推測效率提高了很多，因為末端的化學修飾穩(wěn)定了我們插入的DNA，”趙說?！巴ǔ＃斈阍噲D將DNA轉(zhuǎn)移到細胞中時，它會被從頭到尾吞噬的酶降解。我們認為我們的化學添加劑可以保護末端。更多的DNA進入細胞核，DNA更穩(wěn)定，所以我認為它整合到染色體的幾率更高。”

趙的研究團隊已經(jīng)在基因功能研究中使用這種方法來標記必需基因。他們故意使用現(xiàn)成的化學物質(zhì)來修飾DNA片段，這樣其他研究團隊就可以用同樣的方法進行自己的基因研究。

“我們過去已經(jīng)開發(fā)了許多分型方法，但我們從未想過只使用化學試劑來增加我們要插入的DNA的穩(wěn)定性，”趙說?！斑@是一個簡單的策略，但很有效?！?

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