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生命學院陳佳、黃行許教授與合作者成功開發出新型堿基編輯器
文章來源:生命科學與技術學院/科技發展處????????????發布日期:2018-03-20????????????瀏覽次數:3200

我校生命學院陳佳教授研究組、黃行許教授研究組與中國科學院-馬普計算生物學研究所研究員楊力(我校生命學院特聘教授)研究組通過合作研究,開發出一系列基于CRISPR/Cpf1(Cas12a)的新型堿基編輯器(dCpf1-BE)。北京時間3月20日北京赛车PK10网址导航,相關成果以“Base editing with a Cpf1– cytidine deaminase fusion”為題,在知名學術期刊《自然-生物技術》(Nature Biotechnology)上在線發表。

傳統的CRISPR/Cas9基因編輯技術雖然具有較高的基因敲除效率,但在執行堿基替換(譬如對造成遺傳性疾病的點突變進行矯正)時效率通常很低,這也限制了CRISPR/Cas9基因編輯的應用。近期,利用將CRISPR/Cas9和APOBEC(胞嘧啶脫氨酶)整合而發展出的新型堿基編輯系統(Base Editor, BE)北京赛车PK10网址导航,在單堿基水平(如胞嘧啶向胸腺嘧啶)實現了高效率的基因組靶向編輯改造。這種新型堿基編輯系統理論上可對數百種引起人類疾病的基因組點突變進行定點矯正,因此擁有巨大的臨床應用潛力。堿基編輯于2017年被Science評為10大年度科學突破之一,也凸顯出該領域的重要性北京赛车PK10网址导航。

目前已報道的堿基編輯系統均是利用Cas9蛋白(主要是Streptococcus pyogenesCas9, SpCas9和Staphylococcus aureusCas9, SaCas9)進行與基因組的靶向性結合,而這種靶向性結合依賴于靶點旁側的PAM(Protospacer Adjacent Motif)序列。但因為SpCas9和SaCas9蛋白所識別的PAM序列多含鳥嘌呤/胞嘧啶(G/C-rich),因此利用已報道的堿基編輯系統無法在腺嘌呤/胸腺嘧啶富集(A/T-rich)區域進行高效的堿基編輯操作。

在這項最新的研究中,科研人員構建了一系列基于CRISPR/Cpf1蛋白的新型堿基編輯器(dCpf1-BE)北京赛车PK10网址导航。由于Cpf1蛋白可識別富含腺嘌呤/胸腺嘧啶的PAM序列,這種基于Cpf1的新型堿基編輯器實現了在腺嘌呤/胸腺嘧啶富集區域的堿基編輯操作北京赛车PK10网址导航。在拓展編輯區域的同時,基于Cpf1的新型堿基編輯器所產生的編輯副產物也較低北京赛车PK10网址导航,因此具有更高的編輯精準度。這種基于Cpf1的新型堿基編輯器與現有的基于Cas9的堿基編輯器可實現堿基編輯的有效互補,為堿基編輯系統在基礎研究及未來臨床領域的全面深入應用提供了新方法、拓展了新思路。

陳佳教授長期從事DNA損傷修復機制以及基因編輯相關的研究工作,已闡明APOBEC胞嘧啶脫氨酶在CRISPR/Cas9介導的基因編輯過程中產生突變的分子機制(Lei et al., 2018, Nature Structural & Molecular Biology),并已據此成功開發出增強型Cas9堿基編輯器(Wang et al., 2017, Cell Research)北京赛车PK10网址导航。

該論文中,陳佳研究組2014級碩博連讀研究生李瀟颯北京赛车PK10网址导航、楊力研究組2015級碩博連讀研究生王瀅和黃行許研究組2014級碩博連讀研究生劉亞京為共同第一作者,陳佳、楊力、黃行許為共同通訊作者,上科大為第一完成單位。該項研究得到了國家自然科學基金委、科技部、上海市科委和上科大科研啟動基金的支持。


文章鏈接:

https://www.nature.com/articles/nbt.4102


 

Cas9堿基編輯器與Cpf1堿基編輯器的特點比較



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