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『通用型』基因编辑工具:SATI

2019-12-03 32文献解读

通过体内靶向基因组编辑对活生物体进行直接基因修饰,是许多生命科学领域(包括动物科学和发育生物学)的强大工具。此外,这项技术还可以通过消除引起疾病的突变来纠正遗传性疾病,成为治疗遗传性疾病的有力策略。然而,为包含处于分裂或非分裂状态的多种细胞类型的组织开发通用且有效的体内基因组编辑工具仍然是一个挑战。

HDR介导的基因编辑

作为DNA修复途径之一,同源性定向修复(HDR)可以用外源供体序列替代内源基因组序列,从而实现转基因的位点特异性整合或致病突变纠正(隐性或显性)。

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局限性:基于HDR的常规靶向基因敲入策略:由于HDR主要在分裂细胞中起作用,因此具有实际的局限性。例如HDR介导的基因纠正策略在治疗小鼠遗传性疾病方面显示出了良好的前景,但目前的靶点仅限于具有可在体内分裂细胞的组织。

同源无关的靶向整合(HITI)

为了克服HDR介导的基因组编辑的局限性,开发了基于CRISPR / Cas9的同源无关的靶向整合(HITI),该整合可以在体外和体内对分裂和非分裂细胞中进行有效的靶向敲入。

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局限性:大量研究数据证实,基于HITI的治疗可用于改善多种遗传疾病。但是,HITI并非没有局限性。例如,尽管HITI可以将DNA插入基因组中的精确位置,但由于HITI无法去除先前存在的突变,因此它无法修复点突变或移码突变。

『通用型』基因编辑工具:SATI

为了克服现有技术的局限性,来自Salk研究所的科学家们在《Cell Research》上发表了一种“通用型”基因编辑工具:SATI。

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SATI的工作原理是在突变位点之前将问题基因的正常拷贝插入DNA的非编码区域。然后,这个新基因通过几种DNA修复途径中的一种,与旧基因一起整合到基因组中,从而减轻了原始突变基因的有害影响,同时又不会因为完全替换它而带来损害。

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作为概念验证,研究人员在早衰症的活小鼠上测试了SATI技术。早衰症是由LMNA基因突变引起的,研究人员利用SATI,将LMNA基因的正常拷贝插入早衰小鼠体内。结果观察到包括皮肤和脾脏在内的几种组织衰老特征的减弱,以及寿命的延长(与未经治疗的早衰小鼠相比,寿命延长了45%)。

接下来,研究团队希望通过增加包含新DNA的细胞数量来提高SATI的效率。本次研究运用BGISeq-500通过靶向深度测序测量基因校正频率,BGISeq-500的测序数据已保存在国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号:CNP0000221

参考文献
Suzuki K, Yamamoto M, Hernandez-Benitez R, et al. Precise in vivo genome editing via single homology arm donor mediated intron-targeting gene integration for genetic disease correction[J]. Cell research, 2019, 29(10): 804-819.
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