2018年7月5日,伊利诺伊大学芝加哥分校的研究者在Molecular Cell上发文,首次解释了CRISPR基因编辑技术为什么有时会无法工作,该研究有助于改进CRISPR系统,使其能够更有效地被应用到更广泛的领域。
CRISPR作为一项基因编辑工具能够帮助研究者从DNA中剔除不需要的基因或遗传物质,还可以添加所需的序列。CRISPR使用Cas9酶,像剪刀一样切除不需要的DNA,在要去除的DNA的任一侧上进行切割,细胞可以启动DNA修复,将DNA链的两端粘合在一起,否则细胞会死亡。研究人员发现,当使用CRISPR进行基因编辑时存在15%的失败概率,通常是由于Cas9蛋白在“dud”的位置与切割位点的DNA持续结合,阻止了DNA修复酶进入切口,阻碍了细胞启动修复过程,同时,卡住的Cas9也无法继续进行额外的DNA切割,限制了CRISPR的效率。研究者还发现Cas9在 RNA聚合酶不活跃的位点也无法发挥作用。引导Cas9仅在DNA双螺旋的一条链上退火,促进了Cas9与RNA聚合酶之间的相互作用,有助于将“dud”Cas9转化为有效的基因编辑工具。
该发现意义重大,因为在基因组编辑过程中,Cas9和DNA链之间的相互作用被认为是“限速步骤”。因此,这个阶段的变化最有可能影响整个基因组编辑的持续时间。如果我们能减少Cas9与DNA链相互作用的时间,就能减少酶量,降低接触,从而减少副作用,这对未来的临床治疗至关重要。
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