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“旁观者”胞嘧啶在基因编辑技术中遇到了它们的对手

莱斯大学(Rice University)的生物分子工程师发现了一种c值技术,可以极大地提高基因编辑的准确性。

生物分子工程师薛雪·高的水稻实验室引进了一套工具,与目前被认为是最先进的基础编辑器BE4max相比,可以将基于crispr的疾病序列模型编辑精度提高6000倍。

这项研究发表在开放获取的《科学进展》杂志上。

胞嘧啶碱基编辑器能够将人类基因组中的胞嘧啶(C)转化为胸腺嘧啶(T),该基因组由30亿个C、T、As(腺嘌呤)和Gs(鸟嘌呤)组成。C-G和A-T的碱基对在DNA中编码遗传信息。即使是人类基因组中一个不正确的碱基——突变——也会导致遗传疾病。

“被称为单核苷酸多态性的T-to-C突变约占人类致病性疾病的38%,”高说。胞嘧啶碱基编辑器提供了很大的希望,通过逆转C突变回T来治疗这些疾病。

“然而,当有一个‘旁观者’——就在目标C的上游,之前的技术无法区分C,两者都将被改变为t,”她说。“我们真的只想把与疾病相关的C纠正成T,而不改变旁观者的C。

“这为这个项目提供了动力,”高说。“我们想要设计一个新的胞嘧啶基编辑器,它可以精确地修改单一的目标C,同时最小化不必要的C编辑,当连续的‘CCs’被定位在编辑窗口。”

Gao实验室试图通过一系列蛋白质工程的努力来开发基础编辑器。新的胞嘧啶碱基编辑器,称为A3G-BEs,通过只编辑连续的第二个Cs,极大地提高了精确度。

为了将他们的测试放在“与疾病相关的背景下”,Gao实验室使用他们的工具修改人类细胞,以创造囊性纤维化和其他几种疾病模型细胞系。所有这些研究都显示,它们在精确地制造出所需的致病性C-to-T突变方面取得了显著的成功,尤其是在囊性纤维化细胞中,A3G-BE的三个变种在50%以上的时间里都完美地修饰了囊性纤维化细胞,而BE4max的这一比例只有0.6%。

Gao实验室还测试了它的新A3G-BEs在疾病治疗应用中纠正突变的潜力,这些应用包括囊性纤维化、全新羧化酶合成酶缺乏和焦性红细胞增多症(一种贫血)。

在含有致病突变的细胞模型实验中,A3G-BEs明显优于BE4max。在全新羧基酶合成酶缺失的情况下,编辑器仅对超过50%的序列中的目标C核苷酸进行了完美的校正,校正率比BE4max高了6,496倍。

“我们还鉴定了540种人类致病单核苷酸多态性,这可以用我们的A3G-BEs精确地校正,”高说。“在DNA和RNA水平上,A3G-BE似乎也减少了脱靶编辑(对基因组其他部分的不需要的编辑,可能导致突变)。”减少偏离目标一直是CRISPR研究的首要目标。

“人类有30亿个碱基对,”她说。“我相信,这项技术的精确度将为治疗遗传疾病做出重大贡献。”

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