Nature子刊:双功能CRISPR-Cas9,可同步实现基因编辑和调控!

医疗器械 来源:生物探索
2015
09/09
09:42
生物探索 医疗器械


哈佛医学院着名遗传学家George Church教授是基因编辑技术的鼻祖之一:2年前张锋使用CRISPR技术完成了多重基因组编辑,Church则使用CRISPR技术完成了RNA介导的人类基因组编辑。

自此之后,CRISPR/Cas9技术持续火爆,方便快捷的方式迅速风靡科研界,不论是医学研究,农学研究,微生物研究,都对其投入巨大精力。迄今为止,从PubMed数据库中查询,关于Cas9的文章共有951篇,其中最新的一篇是9月7日的Nature子刊——Nature Methods报道了哈佛大学和麻省理工的研究团队开发了双重功能的CRISPR-Cas9系统,能够同时实现基因组编辑和基因调控。

过去:基因编辑和基因调控需要用到不同的Cas9蛋白


众所周知,Cas9是蛋白RNA复合物,其中的小型引导RNA识别特定DNA序列的能力。不论是基因编辑还是基因调控,CRISPR-Cas9的第一步是相同的:引导RNA通过序列互补原则将Cas9带到基因组特定位点,使其与目的基因结合。不过到目前为止,基因编辑和基因调控需要用到不同的Cas9蛋白。基因编辑依赖Cas9的DNA剪切活性;而基因调控需要抑制其剪切活性,只保留Cas9结合靶标基因的能力。在过去,基因调控所用的Cas9变体通常与调控基因表达的蛋白融合在一起。

双重功能的CRISPR-Cas9系统,可同步实现基因编辑和调控


哈佛大学的George Church教授和麻省理工的Ron Weiss教授共同领衔的研究团队开发了一个新策略,成功用一种Cas9同时完成基因编辑和基因调控两项任务。gRNA又称引导RNA,真核生物中参与RNA编辑的具有与mRNA互补序列的RNA。引导RNA为模板的插入编辑,即RNA编辑所需要的信息或者来自向导RNA,或者来自被编辑的RNA自身。

引导RNA的编辑过程

CRISPR/Cas9的成功与否的关键问题在于gRNA的设计,gRNA和非目标区域过多的非特异性结果,脱靶效率较高,特别是靠近PAM的8-10bp不能和非目的区有高同源性。目前为了提供基因组操作的准确性,对Cas9核酸酶进行了突变,突变后的Cas9n 只能切割DNA双链中的一条链,通过两个gRNA引导Cas9对DNA切割:gRNA-I首先以其5‘端与前体RNA互补配对,从3’向5‘方向插入UMP;gRNA-II继续完成编辑的全过程。该方法可以显着提高基因组编辑的特异性,降低脱靶效率。

选择适合的引导RNA的长度是关键

文章的第一作者之一Alejandro Chavez博士表示:在决定Cas9结合DNA之后是否进行切割过程中,引导RNA的长度起到了关键性作用;过度截短引导RNA使Cas9不能切割其基因组靶点;不过截短引导RNA并不影响Cas9与靶基因的结合。人们可以在此基础上,用Cas9把基因调控蛋白送到特定的基因上,即在此基础上改造的引导RNA和化脓性链球菌的Cas9蛋白,在切割特定基因的同时也可调控其他基因的表达。

双功能CRISPR-Cas9发现的实际应用意义

Church教授表示,以后人类可以根据引导RNA的最适合长度原则,用一种蛋白获得对基因序列和基因表达的直接控制,使得几乎所有DNA都能转变为调控序列,从而进一步操纵细胞。其实际应用意义有2方面:一是揭示重要过程背后的复杂互作(比如癌症耐药性和干细胞分化);二是设计更高级的人工基因回路。

文章的一位共同作者Marcelle Tuttle博士则表示,双功能CRISPR-Cas9可以提升破解致病基因之间的复杂关系的能力;还可以用于工业领域,促进基因工程菌株(E. coli等)大规模生产化合物和燃料,同时保护这些菌株不被其他病原体感染。

Wyss研究所的Donald Ingber博士说认为,此项研究显着提高了CRISPR-Cas9的控制水平,进一步拓展了这一系统的应用范围。

来源:生物探索

为你推荐

3家中国药企入选,全球顶级药企在世界500强中的排位资讯

3家中国药企入选,全球顶级药企在世界500强中的排位

2026排行榜,世界500强企业的营业收入总和约为43 1万亿美元,超过全球GDP的三分之一,比去年增长了约3 2%。此次上榜门槛(最低销售收入)从322亿美元增长至332亿美元。所有上...

2026-07-28 20:14

迪英加科技完成数亿元C轮融资,DeepPathAI大模型加速构建数智病理新生态资讯

迪英加科技完成数亿元C轮融资,DeepPathAI大模型加速构建数智病理新生态

本轮融资由丰誉资本、余杭国投、贝达基金、浙江浙资仙安投资联合领投,汇聚地方国资、医药产业资本、专业医疗投资机构多方力量。

2026-07-28 19:53

商汤医疗完成超 1 亿美元 B 轮融资,估值破百亿冲刺医疗世界模型第一股资讯

商汤医疗完成超 1 亿美元 B 轮融资,估值破百亿冲刺医疗世界模型第一股

公司同步进入 Pre-IPO 筹备阶段,计划启动上市前最后一轮募资,向着 “医疗世界模型第一股” 发起冲刺。

2026-07-28 19:47

国家医保局:张某坚受贿案资讯

国家医保局:张某坚受贿案

二审维持原判,判处张某坚有期徒刑十一年,并处罚金人民币230万元。对被告人张某坚非法所得2547 5万元及美金1万元予以没收,由扣押机关上缴国库。

2026-07-28 13:09

进博会倒计时100天,拜耳以创新合作助力高质量发展新征程资讯

进博会倒计时100天,拜耳以创新合作助力高质量发展新征程

第九届中国国际进口博览会(以下简称“进博会”)迎来开幕倒计时100天。

2026-07-28 11:28

疾病预防控制“十五五”规划资讯

疾病预防控制“十五五”规划

“十五五”时期,我国面临的公共卫生环境加速变化,防范化解重大公共卫生风险的任务仍然艰巨。国家疾控局、国家发展改革委、财政部、农业农村部、国家卫生健康委、海关总署、国...

2026-07-28 11:25

从实验室走向日常生活,阶梯医疗植入式脑机接口迈出关键一步资讯

从实验室走向日常生活,阶梯医疗植入式脑机接口迈出关键一步

上海阶梯医疗科技有限公司(下称“阶梯医疗”)自主研发的微创植入式脑机接口技术,助力多名高位截瘫患者顺利从事电商物流协调、自动售货机后台标注等工作

文/张蓉蓉 2026-07-28 11:20

广药白云山何济公3.3亿元控股法玛星医药资讯

广药白云山何济公3.3亿元控股法玛星医药

7月25日,广药集团旗下广州白云山何济公药业有限公司宣布与北京法玛星医药科技有限公司签订股权转让协议,以人民币3 3亿元为交易对价,收购法玛星医药股权。

2026-07-28 10:48

健友股份门冬胰岛素获FDA批准资讯

健友股份门冬胰岛素获FDA批准

7月28日,健友股份发布公告,公司全资子公司Emerge Bioscience Pte Ltd 已于2026年7月24日收到美国食品药品监督管理局(FDA)签发的门冬胰岛素注射液生物制品许可申请批准...

2026-07-27 17:53

从科学食养到循证研究,东阿阿胶持续推动阿胶现代健康价值的科学表达资讯

从科学食养到循证研究,东阿阿胶持续推动阿胶现代健康价值的科学表达

​近年来,随着健康老龄化、主动健康等公共健康议题持续升温,传统中医药正加快融入现代健康体系。如何用现代科学语言解释传统功效,以循证研究支撑应用,以标准体系保障质量一...

2026-07-27 16:52

交大医学院成立专项调查组,调查仇某某发表医学论文及新华医院开展的一例临床研究资讯

交大医学院成立专项调查组,调查仇某某发表医学论文及新华医院开展的一例临床研究

据交大医学院官网消息,将针对近日受关注的“基因编辑”事件开展全面调查。

2026-07-26 17:22

上海开展“四同”药品价格治理回头看,8月7日前完成自查资讯

上海开展“四同”药品价格治理回头看,8月7日前完成自查

近日,上海市医药采购服务与监管信息系统发布《关于开展“四同”药品价格治理回头看的工作提示》。

2026-07-26 17:12

2万共享单车变身“减脂单车”,通勤路变燃脂路资讯

2万共享单车变身“减脂单车”,通勤路变燃脂路

生活中随处可见的共享单车,变成“减脂单车”了?

2026-07-25 12:10

华邦健康全资子公司新马药业因虚开发票被追缴税费约3850万元及滞纳金资讯

华邦健康全资子公司新马药业因虚开发票被追缴税费约3850万元及滞纳金

近日,对华邦健康发布公告,全资子公司沈阳新马药业收到税务机关出具的《税务处理决定书》(沈税稽二处〔2026〕244 号)。

2026-07-25 10:20

玄言生物斩获数千万元 Pre-A 轮融资,加码泛癌病理 AI 大模型资讯

玄言生物斩获数千万元 Pre-A 轮融资,加码泛癌病理 AI 大模型

本轮由复旦科创、德同资本联合领投。

2026-07-25 09:19

百济神州3亿美元投资扩建美国基地,将新增约120个全职岗位资讯

百济神州3亿美元投资扩建美国基地,将新增约120个全职岗位

2026年7月23日,据BeOne(百济神州)官网消息,百济神州将投资3亿美元扩建其位于新泽西州霍普韦尔普林斯顿西部创新园区(Princeton West Innovation Campus)的旗舰级临床及...

2026-07-24 16:18

上海市药监局 上海市卫健委联合印发《上海市药物警戒管理办法》资讯

上海市药监局 上海市卫健委联合印发《上海市药物警戒管理办法》

本市药品上市许可持有人(含境外上市许可持有人指定的本市境内责任人,下同)、药品生产企业、药品经营企业、医疗机构应当依照国家有关规定和本办法建立药物警戒质量管理体系,...

2026-07-24 15:04

罗氏2026半年报和计划停掉的管线资讯

罗氏2026半年报和计划停掉的管线

7月23日,罗氏公布2026年上半年业绩。2026年上半年罗氏总营收303 64亿瑞士法郎(约384 35亿美元),按固定汇率计算同比增长6%,然而,受瑞士法郎大幅升值影响,以瑞郎计价的报...

2026-07-24 13:55

信诺维科创板 IPO 获证监会注册批复,拟募资 29.4 亿元加码创新药全管线研发资讯

信诺维科创板 IPO 获证监会注册批复,拟募资 29.4 亿元加码创新药全管线研发

信诺维计划登陆上交所科创板,保荐机构为国泰海通证券,本次 IPO 预计募集资金总额 29 4 亿元

2026-07-24 13:35

世界干燥日,一起看见干燥综合征患者不为人知的困境资讯

世界干燥日,一起看见干燥综合征患者不为人知的困境

今天,由北京新阳光慈善基金会和SLE解忧杂货铺共同发起,诺华中国公益支持的“认识干燥、关爱患者——重视干燥疾病,守护自免微光”——第二届中国干燥综合征患者大会在上海举办。

2026-07-24 13:13