科學家迄今設計最小的 CRISPR-Cas9 系統

科學家在染色體工程中心,在基礎科學 (IBS) 學院內,與金 Eunji (ToolGen Inc.) 和金 Jeong 匈奴 (首爾大學) 合作迄今設計最小的 CRISPR-Cas9,傳送了它到肌細胞和在鼠標眼裡通過 adeno 關聯病毒 (AAV)并且使用了它修改導致盲目性的基因。 發布在本質通信,此 CRISPR-Cas9 系統,起源於大腸彎曲桿菌 jejuni (CjCas9),預計成為一個有用的治療工具公用和 「undruggable」疾病目標。

CRISPR-Cas9 是在分子生物學家中的專業術語。 它是創新,便宜地和編輯基因的準確的技術。 Cas9 是這個 「基因剪」蛋白質: 它在指南核糖核酸表示的準確的地點創建在目標基因的剪切。 為了 CRISPR-Cas9 複雜能到達目標脫氧核糖核酸,它必須通過質粒或病毒被傳送。 「AAV 是一個高效和安全的向量表示基因利益體內和廣泛使用在基因治療」,解釋金金Soo, IBS 中心和這個研究的對應的作者的主任染色體工程。 自然,幾細菌使用 Cas9 作為免疫武器; 它是需要的剪切可能損壞細菌的病毒脫氧核糖核酸。 這個 CRISPR-Cas9 技術的最公用的版本使用從細菌派生的 Cas9 Streptococcus Pyogenes。 然而,此蛋白質由 1,368 氨基酸製成,并且它是太大以至於不能被傳送和被包裝在 AAV。 即使科學家分裂了它成二部分,其中每一位在不同的病毒包裝了,其他問題產生: 需要傳送雙相當數量病毒,并且已分解 Cas9 比完整 SpCas9 較不活躍的。 葡萄狀球菌 - 奧裡斯 Cas9 為基因編輯也使用。 它是輕微更小的 (1,053 氨基酸),因此它可能適合在 AAV 裡面,但是不留出其他蛋白質的足够的空間。

在此研究中,這個小組發現 CjCas9 是高效和小的。 它有 984 氨基酸,并且它在 AAV 可以被包裝與超過一個指南 RNAs 一起以及與螢光申報人蛋白質。

為了為編輯的基因使用細菌蛋白質,科學家必須優選這個技術的有些方面。 他們設計了在 Cas9 瞄準的脫氧核糖核酸順序後的一個短的脫氧核糖核酸順序,稱 Protospacer 相鄰主題 (PAM)。 每个另外 Cas9 需要一個特定 PAM 順序,否則不會能束縛對和劈開目標脫氧核糖核酸順序。 其次,他們必須修改指南核糖核酸的長度。

之後, IBS 科學家包裝新的 CRISPR-Cas9 複雜到 AAV,與二指南 RNAs 和螢光申報人蛋白質一起,改變在鼠標的肌肉和眼睛的基因。 他們集中在與年齡有關的有斑點的退化介入的二個基因 (AMD),其中一個盲目性的導致的原因在成人的。 一個基因是 ADM 的一個公用治療目標,稱血管內皮生長因子 A (VEGF A),人一個是激活 VEGF A 的 transcripction 的副本系數,并且叫作 HIF-1a。 不同於 VEGF A, HIF-1a 未考慮作為藥物目標。 So-called'undruggable'genes,例如副本系數不可能直接地由抗體和其他生物或化工藥物一般來說,瞄準。 在此研究中,研究小組證明, CjCas9 被傳送到視網膜通過 AAV 可能高效地撤銷 Hif1a 和 VEGF 在鼠標的 A 并且減少了脈絡膜 neovascularization 區 (CNV)。

AAV 被包裝的 CRISPR-CjCas9 的眼內射入能是有利對待多種視網膜疾病和系統疾病。 「CjCas9 是高度特定的,并且不導致目標變化在這條染色體」,解釋金金Soo。

Hif1a 基因目標順序相同在兩個鼠標方面,并且人,從而在此研究中出席的這個方法可能為 ADM 的處理在將來使用在人力患者。 通過鋪平道路對 CjCas9 的應用的 『undruggable』基因或非編碼順序的,此技術可能擴展治療目標的範圍,使整個人類基因組可能地 druggable。

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

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