GenomeResearch:升级版CRISPR测序研究

编辑: 逍遥路 关键词: 高中生物 来源: 高中学习网


很少有什么技术能像CRISPR那样在一夜之间改变整个领域。CRISPR-Cas9原本是细菌在漫长的进化史中演化出的重要防御机制。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合,可以在引导RNA的指引下,靶标并切割入侵者的遗传物质。研究者们利用这一特点,将CRISPR系统发展成了强大的基因组编辑工具。该系统使用简单而且扩展性强,很快便成为了基因编辑领域中最耀眼的明星。

虽然CRISPR-Cas9基因组编辑已经被广泛应用于生物医学研究,但是Cas9核酸酶在基因组中的靶标特异性仍然存在争议。2月韩国首尔大学的研究人员在NatureMethods杂志上发布了Digenome-seq方法,通过基因组测序来检测CRISPR-Cas9在基因组中的打靶和脱靶情况。研究显示,Digenome-seq是一种强大、敏感、无偏见的高性价比方法,很适合在人类基因组中分析CRISPR-Cas9的脱靶效应。此外,他们还证实CRISPR-Cas9在人类细胞中有精确的打靶作用。

现在这一团队又在一月十九日的GenomeResearch杂志上发表文章,为人们展示了升级版的多重化Digenome-seq。他们用这一技术同时分析了11个CRISPR-Cas9核酸酶在整个基因组中的特异性,大大节省了CRISPR脱靶分析所需的时间和经费。

研究人员先将基因组DNA从人类细胞中提取出来,然后用多个sgRNA-Cas9组合进行消化,最后进行全基因组测序。他们用一种新的DNA剪切评分系统,鉴定了Cas9在基因组中的剪切模式,即打靶和脱靶位点的特性。研究表明,转录自双链寡核苷酸的sgRNA引起了许多脱靶事件,而转录自质粒模板的sgRNA没有这样的问题。多重化Digenome-seq可以捕捉到很多被其他方法漏掉的良性脱靶位点。研究人员还在此基础上给出了减少CRISPR-Cas9脱靶效应的指南。

CRISPR系统的脱靶效应吸引了许多研究团队的目光。11月,遗传学大牛GeorgeM.Church领导哈佛医学院的团队,在NatureCommunications杂志上展示了CRISPR编辑iPS细胞的脱靶情况。他们对人iPS细胞进行CRISPR基因编辑,然后将全基因组测序和靶向深度测序结合起来,鉴定了Cas9编辑iPS细胞时的脱靶效应。研究指出,CRISPR编辑人类iPSC并没有导致显著的基因组改变或突变率提高,不过有一种单核苷酸变异(SNV)会影响Cas9的特异性。

12月,麻省总医院(MGH)的研究团队在NatureBiotechnology杂志上发布了检测全基因组CRISPR脱靶效应的测序方法??GUIDE-seq。以往人们在检测CRISPR脱靶效应的时候,往往事先假定脱靶位点与靶标位点相似。GUIDE-seq是首个不需要这样做的方法,而且它相当灵敏。研究人员利用一种短双链寡核苷酸来标记CRISPR诱导的脱靶断裂,测序这些标签所在的基因组区域,就能够确定脱靶突变的位置。


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