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通过CRISPR Cas9介导的反式表观遗传调节,在体内靶向基因激活

作者: Izpisua Belmonte团队来源:Nature

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Izpisua Belmonte团队近日在《Nature》发文,提出了一种基于CRISPR Cas9‍基因编辑技术的新基因编辑方式。

这种新crispr cas9基因编辑技术的特点

1.补强转录机制,诱导跨表观遗传重构

2.诱导的目标基因表达导致出生后哺乳动物的生理表型

3.在几个与人类疾病相关的小鼠模型中,系统改善了相关症状

目前的基因组编辑系统通常依赖诱导DNA双链断裂(DSBs)。有害的突变所引起的DNA双链断裂可产生有害的影响,这可能在临床治疗中限制其效用。

最近科研人员在对CRISPR Cas9基因编辑系统进行调整,让靶向基因激活, 调控内源性基因表达,不用DNA双链断裂。

到目前为止,所有的第二代CRISPR Cas9 TGA系统都是将核酸酶失活Cas9蛋白(dcas9)融合到转录激活复合物。

这必然导致编码序列超过单个腺相关病毒AAV的容量。

然而,在体内实现这一功能系统的增益已被证明是困难的。

Izpisua Belmonte团队开发了一个新的系统,通过反式表观遗传重塑,体内激活内源性靶向基因。它影响基因活性,但不改变DNA序列。

利用单导RNA,该系统依靠补充cas9蛋白,转录激活复合物靶向位点。

Izpisua Belmonte团队将crispr cas9蛋白/dCas9蛋白与一系列不同的TAD结合在一起,将crispr cas9蛋白或dcas9蛋白包装到一种AVV载体中,将TAD和gRNA包装到另一种AAV载体中,以便发现一种、即便这些蛋白不融合在一起时也能够发挥作用的组合。他们还对gRNA进行优化,以确保所有的这些组合最终出现在基因组的合适位点上,而且靶基因受到强烈地激活。

Izpisua Belmonte团队用这种技术来治疗糖尿病、肌肉萎缩症和急性肾病的小鼠模型。结果表明,CRISPR Cas9蛋白介导靶向基因激活可在体内,产生可衡量的表型和疾病症状的改善。

这为开发针对人类疾病的靶向表观疗法奠定了新的途径。

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参考文献

In VivoTarget Gene Activation via CRISPR/Cas9-MediatedTrans-epigenetic Modulation

Hsin-Kai Liao,Fumiyuki Hatanaka,Toshikazu Araoka,Pradeep Reddy,Min-Zu Wu,Yinghui Sui,Takayoshi Yamauchi,Masahiro Sakurai,David D. O’Keefe,Estrella Núñez-Delicado,Pedro Guillen,Josep M. Campistol,Cheng-Jang Wu,Li-Fan Lu,Concepcion Rodriguez Esteban,Juan Carlos Izpisua Belmonte


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