生物工程人开发了一种新的人类基因组编辑系统

时间：2021-11-16 08:25:06 来源：

在许多不同的细菌种类中发现了CRISPR系统，并且已经进化以保护宿主细胞免受病毒感染。图片由广泛的研究所/科学照片图像图片

来自麻省理工学院，哈佛大学和Wageningen大学的科学家团队开发了一种新的人类基因组编辑系统，有可能提高DNA工程的功率和精度。

一个团队在内的科学家，首先利用哺乳动物基因组编辑的CRISPR-CAS9系统已经确定了一种不同的CRISPR系统，具有更简单和更精确的基因组工程。

在今天发表于Cell，Feng Zhang及其同事的一项研究中，在MIT的广泛的麻省理工学院和哈佛大学和麦戈尔恩大脑研究所，在全国卫生研究院的共同作者尤金Koonin，广泛研究所的Aviv Regev而MIT生物学部门和瓦赫宁恩大学的约翰·范德奥斯科奥斯特（John Van der Oost）描述了这一新系统的意外生物学特征，并证明它可以设计成编辑人类细胞的基因组。

“这具有推动基因工程的戏剧性潜力，”广东研究所主任Eric Lander说。“本文不仅揭示了先前无表特异性CRISPR系统的功能，还表明CPF1可以利用人类基因组编辑，具有显着且强大的功能。CPF1系统代表了新一代基因组编辑技术。“

1987年首先首先描述CRISPR序列，最初在2010年和2011年描述了它们的天然生物学功能。2013年首次报道了CRISPR-CAS9系统对哺乳动物基因组编辑的应用，由张哈佛大学乔治教堂分开报道。

在新的研究中，张和他的合作者在不同类型的细菌中搜索了数百种Crisp系统，搜索了具有可用于人体细胞的有用特性的酶。两个有前途的候选人是来自细菌种类的CPF1酶，Zhang和他的同事们的细菌种类酰胺球菌和Lachnospiraceae都显示出人体细胞中的基因组基因座。

“我们很激烈地发现完全不同的CRISPR酶，可以利用推进研究和人类健康，”张先生说：麻省理工学院大脑和认知科学系生物医学工程助理教授。

新描述的CPF1系统以先前描述的CAS9的几种重要方式不同，对研究和治疗方法以及商业和知识产权具有显着影响：

第一的：在其天然形式中，DNA切割酶Cas9与两个小RNA形成复合物，两者都需要切割活性。CPF1系统更简单，因为它只需要单个RNA。CPF1酶也比标准SPCAS9小，更容易递送到细胞和组织中。二十，也许最有意义：CPF1比CAS9不同的方式切割DNA。当Cas9复杂切割DNA时，它在同一个地方切割两个股线，留下通常经过突变的“钝端”，因为它们被重新加入。随着CPF1复杂的复杂两条股中的切口偏移，在暴露的末端留下短悬垂。预计这有助于精确插入，允许研究人员更有效且准确地整合一块DNA。第三：CPF1切割远离识别现场，这意味着即使靶向基因在切割站点变异，它可能仍然可以重视，允许多次正确编辑发生.Fourth：CPF1系统在选择目标网站时提供了新的灵活性。与CAS9一样，CPF1复合物必须首先连接到称为PAM的短序列，并且必须选择靶向天然存在的PAM序列。CPF1复合体识别来自Cas9的非常不同的PAM序列。这可能是靶向一些基因组的优势，例如在疟疾寄生虫以及人类中。

“CPF1的意外财产和更精确的编辑为各种应用程序开放，包括在癌症研究中，包括在癌症研究中，”广泛研究所的研究所成员，以及癌症精密药联合中心的首发主任Dana-Farber癌症研究所，Brigham和女式医院和广泛的研究所。Garraway没有参与研究。

授权研究的开放方法

张，以及广泛的研究所和麻省理工学院，计划广泛分享CPF1系统。与早期的Cas9工具一样，这些组将通过Zhang Lab的Page在质粒分享网站addgene上自由地提供学术研究，通过该研究，Zhang Lab已经通过全球与研究人员共享33,000次的Cas9试剂，以加速研究。Zhang Lab还通过其网站为研究人员提供免费的在线工具和资源。

广泛的研究所和麻省理工学院计划提供非纯粹的许可证，以使商业工具和服务提供商能够将这种酶添加到其Crisplipline和服务，进一步确保这种新酶的可用性来赋予研究。这些群组计划提供最佳支持的许可证，以获得适当和重要的治疗用途。

“我们致力于使CRISPR-CPF1技术可广泛访问，”张说。“我们的目标是开发能够加速研究的工具，最终导致新的治疗应用。我们甚至超出CPF1和CAS9的更多信息，其他酶可能被重新分配用于进一步的基因组编辑进步。“

出版物：Bernd Zetsche等，“CPF1是2级CISCR-CAS系统的单一RNA引导的内切核酸酶”Cell，2015; DOI：10.1016 / J.Cell.2015.09.038

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