科学家迄今设计最小的 CRISPR-Cas9 系统

科学家在染色体工程中心,在基础科学 (IBS) 学院内,与金 Eunji (ToolGen Inc.) 和金 Jeong 匈奴 (首尔大学) 合作迄今设计最小的 CRISPR-Cas9,传送了它到肌细胞和在鼠标眼里通过 adeno 关联病毒 (AAV)并且使用了它修改导致盲目性的基因。 发布在本质通信,此 CRISPR-Cas9 系统,起源于大肠弯曲杆菌 jejuni (CjCas9),预计成为一个有用的治疗工具公用和 “undruggable”疾病目标。

CRISPR-Cas9 是在分子生物学家中的专业术语。 它是创新,便宜地和编辑基因的准确的技术。 Cas9 是这个 “基因剪”蛋白质: 它在指南核糖核酸表示的准确的地点创建在目标基因的剪切。 为了 CRISPR-Cas9 复杂能到达目标脱氧核糖核酸,它必须通过质粒或病毒被传送。 “AAV 是一个高效和安全的向量表示基因利益体内和广泛使用在基因治疗”,解释金金Soo, IBS 中心和这个研究的对应的作者的主任染色体工程。 自然,几细菌使用 Cas9 作为免疫武器; 它是需要的剪切可能损坏细菌的病毒脱氧核糖核酸。 这个 CRISPR-Cas9 技术的最公用的版本使用从细菌派生的 Cas9 Streptococcus Pyogenes。 然而,此蛋白质由 1,368 氨基酸制成,并且它是太大以至于不能被传送和被包装在 AAV。 即使科学家分裂了它成二部分,其中每一位在不同的病毒包装了,其他问题产生: 需要传送双相当数量病毒,并且已分解 Cas9 比完整 SpCas9 较不活跃的。 葡萄状球菌 - 奥里斯 Cas9 为基因编辑也使用。 它是轻微更小的 (1,053 氨基酸),因此它可能适合在 AAV 里面,但是不留出其他蛋白质的足够的空间。

在此研究中,这个小组发现 CjCas9 是高效和小的。 它有 984 氨基酸,并且它在 AAV 可以被包装与超过一个指南 RNAs 一起以及与萤光申报人蛋白质。

为了为编辑的基因使用细菌蛋白质,科学家必须优选这个技术的有些方面。 他们设计了在 Cas9 瞄准的脱氧核糖核酸顺序后的一个短的脱氧核糖核酸顺序,称 Protospacer 相邻主题 (PAM)。 每个另外 Cas9 需要一个特定 PAM 顺序,否则不能束缚对和劈开目标脱氧核糖核酸顺序。 其次,他们必须修改指南核糖核酸的长度。

之后, IBS 科学家包装新的 CRISPR-Cas9 复杂到 AAV,与二指南 RNAs 和萤光申报人蛋白质一起,改变在鼠标的肌肉和眼睛的基因。 他们集中在与年龄有关的有斑点的退化介入的二个基因 (AMD),其中一个盲目性的导致的原因在成人的。 一个基因是 ADM 的一个公用治疗目标,称血管内皮生长因子 A (VEGF A),人一个是激活 VEGF A 的 transcripction 的副本系数,并且叫作 HIF-1a。 不同于 VEGF A, HIF-1a 未考虑作为药物目标。 So-called'undruggable'genes,例如副本系数不可能直接地由抗体和其他生物或化工药物一般来说,瞄准。 在此研究中,研究小组证明, CjCas9 被传送到视网膜通过 AAV 可能高效地撤销 Hif1a 和 VEGF 在鼠标的 A 并且减少了脉络膜 neovascularization 区 (CNV)。

AAV 被包装的 CRISPR-CjCas9 的眼内射入能是有利对待多种视网膜疾病和系统疾病。 “CjCas9 是高度特定的,并且不导致目标变化在这条染色体”,解释金金Soo。

Hif1a 基因目标顺序相同在两个鼠标方面,并且人,从而在此研究中出席的这个方法可能为 ADM 的处理在将来使用在人力患者。 通过铺平道路对 CjCas9 的应用的 ‘undruggable’基因或非编码顺序的,此技术可能扩展治疗目标的范围,使整个人类基因组可能地 druggable。

来源: http://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000738/selectBoardArticle.do?nttId=14255

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