写的:
本•泰勒
副主任,发现科学,生物制药研发
为了将基于crispr的治疗方法应用于临床,我们又增加了我们不断增长的工具库自然通讯CRISPR GUARD是一种新颖的工具,使用短的非活性引导rna,已经证明了在临床前环境中几乎消除脱靶编辑的潜力。这种方法有可能提高CRISPR的特异性和安全性,为未来可能的治疗用途。
支持CRISPR未来潜在应用的临床前研究
在CRISPR中,被称为Cas9的分子复合物和碱基编辑器被用于对DNA进行编辑,并可以使用引导rna进行编程,以精确地在基因组中引导它们。例如,想象分子剪刀,切割和纠正我们遗传密码中的错误(突变)。利用CRISPR进行精确的基因组编辑,正在成为细胞疗法和遗传疾病的潜在治疗可能性。
虽然与其他dna修饰工具相比,CRISPR-Cas9基因编辑更容易执行,也更精确,但主要的问题是这些分子剪刀会错误地指向类似但不正确的位点(脱靶)。
受一项发现的启发,短于16个核苷酸的引导rna可以引导Cas9,但不允许基因编辑活动——有效地保护DNA不被剪切,我们研究了引导这些短引导rna(或GUARD rna)到已知的脱靶位点,以保护它们免受不必要的编辑。我们把这个方法叫做CRISPR顾ide RNA一个ssistedR排出的D或者CRISPR GUARD。
一项新研究发表在自然通讯,我们在细胞模型中测试了数百种GUARD rna的有效性。1令人鼓舞的是,我们证明了大多数脱靶rna都可以被精心设计的GUARD rna保护,而对目标位点上的编辑没有任何影响。我们的结果也得到了其他实验室的独立确认,帮助建立了这种方法的普遍性。2
避免脱靶切割的传统方法依赖于修改Cas9酶,以创造高保真度的变体,使其不再能在脱靶部位切割。虽然这可以很好地将脱靶编辑的风险降到最低,但它并不能完全消除每个潜在脱靶站点的不希望的编辑的可能性。来自我们和其他研究的早期数据表明,CRISPR GUARD可以与这些高保真Cas9变体结合,几乎消除脱靶编辑。
安全第一的CRISPR工具箱
这些新数据建立在我们的科学家和合作者之前的工作基础上,这些工作帮助我们理解了使用CRISPR进行脱靶编辑的影响。
2019年,《discovery - seq》发表于科学;该工具允许我们直接监控人类细胞和小鼠模型中基于crispr的基因组编辑。3.通过对DNA断裂位点的跟踪,可以高特异性地突出脱靶位点。在我们当时最成功的实验中,我们准确地识别了36个脱靶事件,而之前的方法检测到的有3000多个假阳性结果的地点。
在此之前,我们描述了一种确保基因编辑特异性的新方法,我们称之为CRISPR VIVO (Verification of在活的有机体内非目标)。4我们设计的引导RNA序列对靶基因序列具有高度选择性,在相关的临床前模型中,没有可检测到的全基因组脱靶修饰,从而证明了在CRISPR中使用精心设计的高保真引导RNA的重要性。
总之,这强调了我们对CRISPR安全的承诺。特别是CRISPR GUARD,我们预见了未来在细胞治疗或功能性基因编辑方面的潜在应用,以保护其他机制可能无法避免的脱靶位点。为了使CRISPR GUARD成为基因编辑研究中广泛应用的工具,我们还开发了一种在线工具,用于设计给定脱靶序列的GUARD rna:https://www.sanger.ac.uk/science/tools/crisprguardfinder/crisprguardfinder/
参考文献
1.科埃略,硕士,De Braekeleer, E., Firth, M.。et al。CRISPR GUARD利用短导rna保护脱靶位点免受Cas9核酸酶活性的影响。Nat Commun4132(2020)。https://doi.org/10.1038/s41467 - 020 - 17952 - 5。
2.罗丝,j.c.,波普,n.a.,理查森,C.D.et al。通过共同管理催化失活截断的引导rna来抑制不需要的CRISPR-Cas9编辑。Nat Commun2697(2020)。https://doi.org/10.1038/s41467 - 020 - 16542 - 9。
3.Wienert B。et al。discovery - seq在体内对CRISPR脱靶的无偏性检测。科学, doi: 10.1126 /科学。aav9023(2019)。
4.Akcakaya, P。et al。体内CRISPR编辑,无可检测的全基因组脱靶突变。自然561, 416-419, doi:10.1038/s41586-018-0500-9(2018)。