抗CRISPR蛋白减少破坏性脱靶效应

CRISPR-Cas9基因编辑是基于一种战术细菌开发的,目的是保护自己免受病毒侵害。现在的研究表明,对策病毒带有抑制蛋白(称为抗CRISPRs),可用

CRISPR-Cas9基因编辑是基于一种战术细菌开发的,目的是保护自己免受病毒侵害。

抗CRISPR蛋白减少破坏性脱靶效应

现在的研究表明,对策病毒带有抑制蛋白(称为抗CRISPRs),可用于改进CRISPR-Cas9作为一种基因治疗工具,从而减少了可能引起不良副作用的脱靶基因编辑。

在本周在线发表在《科学进展》杂志上的一项研究中,来自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明,最近发现的抗CRISPR蛋白将脱靶效应降低了多达四倍,起到了关闭失效的作用。 CRISPR-Cas9完成工作后。

这项研究表明,一种叫做AcrIIA4的特殊抗CRISPR蛋白将CRISPR-Cas9分子的脱靶效应降低了四倍,该分子使用向导RNA来发现,剪断和替换导致镰状细胞疾病的突变血红蛋白基因。这样做不会显着减少所需的目标基因编辑。

加州大学伯克利分校的博士后Jiyung说:“脱靶基因的编辑可能会引起意想不到的突变,但我们的论文与许多其他论文一样,表明脱靶效应是可以调节的,而且并不像人们想象的那么严重。”詹妮·辛(Jenny Shin)来自创新基因组学研究所(Innovative Genomics Institute)的Jacob Corn实验室,是该论文的三位第一作者之一。

在她对培养的人类细胞的实验中,Shin发现提供CRISPR-Cas9以及数小时后的抗CRISPR蛋白是减少脱靶效应的最有效方法。该蛋白质模仿DNA,凝结到Cas9上,该酶实际上切割双链DNA,并阻止进一步切割。

“即使在有效的CRISPR六个小时后,插入抗CRISPR也会使脱靶效应比脱靶效应降低两倍以上,” Shin说。“治疗上,您可以先用CRISPR治疗患者,然后再用抗CRISPR治疗,以减少脱靶效应。”

加州大学旧金山分校的约瑟夫·邦迪-德诺姆(Joseph Bondy-Denomy)发现了AcrIIA4的研究人员预见到,这些抗CRISPR蛋白将成为CRISPR基因疗法的标准部分,并与CRISPR-Cas9结合使用,在一段固定的时间后禁用基因编辑以防止随机脱落目标切割。

“这种Cas9抑制剂可以与Cas9编码在同一条DNA上,例如,在基因编辑完成后精确定时关闭Cas9,而不是让Cas9停留在细胞中并冒脱靶效应的风险,” Bondy说-Denomy,他也是该论文的合著者。

抗CRISPR结合

该团队包括CRISPR-Cas9基因编辑的发明者之一珍妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)的实验室中的研究人员,他们确定了抗CRISPR蛋白如何与CRISPR-Cas9复合物结合。他们使用冷冻电子显微镜发现,抗CRISPR本质上模仿了DNA,诱使CRISPR-Cas9与之结合,然后永不放手。

CRISPR抑制剂靶向Cas9蛋白上的一个斑点,该斑点对Cas9的功能至关重要,以至于当它与抗CRISPR结合时就无法切割DNA。

去年,Bondy-Denomy报告发现发现了四种抗CRISPR蛋白,它们被攻击病毒用来灭活单核细胞增生李斯特菌中发现的Cas9蛋白。其中的两种还抑制了研究人员最常用的Cas9蛋白,该蛋白是从化脓性链球菌中产生的,被称为SpyCas9。另一个团队发现了另外三种抗CRISPR蛋白,它们与一种来自脑膜炎奈瑟氏球菌的不同但有希望的Cas9蛋白对抗。

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