抗CRISPR蛋白降低CRISPR-Cas9的脱靶副作用

作者:365bet体育投注

  CRISPR-Cas9基因编辑基于为保护自身免受病毒侵害而开发的策略细菌。现在的研究表明,对抗病毒产生的抗抑制蛋白被称为抗CRISPRs,可用于改进CRISPR-Cas9作为基因治疗工具,减少可能引起不良副作用的脱靶基因编辑。本周在“ 科学进展 ”杂志网络版上发表的一项研究显示,加州大学伯克利分校和加州大学旧金山分校的研究人员表示,最近发现的抗CRISPR蛋白质可以将脱靶效应降低四倍,就像杀死开关一样禁用CRISPR-Cas9完成其工作后。

  该研究表明,一种名为AcrIIA4的特异性抗CRISPR蛋白质降低了CRISPR-Cas9分子的脱靶效应的四倍,该分子使用指导RNA来发现,剪切和替换导致镰状细胞病的突变血红蛋白基因。它没有显着减少所需的目标基因编辑。

  “由于脱靶基因编辑,可能会出现意想不到的突变,但我们的论文与许多其他人一样 - 表明脱靶效应可以调节,并且没有人们想象的那么严重,”加州大学伯克利分校博士后研究员Jiyung说。 Jenny Shin,来自创新基因组学研究所的Jacob Corn实验室,也是该论文的三位第一作者之一。

  在她对培养的人体细胞的实验中,Shin发现交付CRISPR-Cas9然后几小时后,抗​​CRISPR蛋白,是减少脱靶效应的最有效方法。这种蛋白质模仿DNA,在Cas9上闪烁,这种酶实际上切割了双链DNA,并阻止了进一步的切割。

  “即使经过六个小时的有效CRISPR,365足球网站插入抗CRISPR也会使靶外效应降低两倍以上,与目标效应相比,”Shin说。“治疗上,你可以先用CRISPR治疗患者,然后再用抗CRISPR治疗,减少脱靶效应。”

  发现AcrIIA4的研究员,加州大学旧金山分校的Joseph Bondy-Denomy预测这些抗CRISPR蛋白质成为CRISPR基因治疗的标准部分,与CRISPR-Cas9一起在一段固定的时间后禁用基因编辑以防止随机关闭 - 切割目标。“这种Cas9抑制剂可以编码在与Cas9相同的DNA上,例如,在基因编辑完成后精确定时关闭Cas9,而不是让Cas9在细胞中停留并冒着脱靶效应,”Bondy说。 -Denomy,也是该论文的共同作者。

  该团队包括在CRISPR-Cas9基因编辑的发明者之一Jennifer Doudna实验室的研究人员,他们确定了抗CRISPR蛋白如何与CRISPR-Cas9复合物结合。使用低温电子显微镜,他们发现抗CRISPR基本上模仿DNA,诱使CRISPR-Cas9与其结合,然后永不放弃。

  CRISPR抑制剂靶向Cas9蛋白上的一个斑点,这对Cas9的功能至关重要,当它被抗CRISPR结合时,它不能用于切割DNA。

  去年,Bondy-Denomy报道发现四种抗CRISPR蛋白被攻击病毒用于灭活细菌单核细胞增生李斯特氏菌中发现的Cas9蛋白的版本。其中两种也抑制了研究人员最常使用的Cas9蛋白,后者改编自化脓链球菌(Streptococcus pyogenes)细菌,被称为SpyCas9。另一个研究小组发现了另外三种抗CRISPR蛋白,这些蛋白可以对抗一种不同但有前途的Cas9 蛋白,该蛋白适用于脑膜炎奈瑟氏球菌。

  目前的研究观察了李斯特菌中的一种蛋白质AcrIIA4对载有引导RNA的SpyCas9的影响,该引导RNA在互补DNA上结合并结合并切割。

  加州大学伯克利分校和其他地方的研究表明,CRISPR-Cas9不断对细胞的DNA修复系统进行研究:当酶切割其靶位点时,细胞修复DNA,365足球网站CRISPR-Cas9再次切割,重复这种恶性循环直至出现突变在防止酶结合的DNA中,此时CRISPR-Cas9分子继续移动以找到另一个结合位点。

  目前来自Corn和Doudna实验室的工作表明,在Cas9成功编辑靶基因后添加抗CRISPR可以防止对基因组其他部分的意外损害。

  “将Cas9基因编辑关闭的能力与开启它的能力同样重要,”IGI生物医学科学主任,加州大学伯克利分校和分子与细胞生物学辅助教授兼玉说。365足球网站“想象一下,如果你的电动剃须刀没有关闭开关!对于最终的治疗应用,能够精确控制基因编辑活动的时间和地点至关重要。抗CRISPR蛋白质提供了完全关闭Cas9的机会。微调它的活动。“

  “Jenny的数据显示,有一个理想的时间窗口让Cas9完成它的工作,然后在经过这段时间之后将其关闭,365足球网站”Bondy-Denomy说。“我们实际上可以使用抗CRISPR蛋白质作为工具来确定那个时间窗口是什么,也就是说,365足球网站对于任何一种具有任何一种指导RNA序列的细胞类型,我们希望Cas9在细胞中活跃多久。”

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