大阳城集团陈佳教授与合编辑受邀发表基因编辑技术系统性综述论文

发布者:行政办公室(A)发布时间:2020-07-08浏览次数:10

6月30日,我院陈佳教授与中科院-马普学会计算生物学伙伴研究所杨力研究员(我校特聘教授),应邀在国际知名学术期刊《Trends in Biochemical Sciences》上发表题为“A Tale of Two Moieties: Rapidly Evolving CRISPR/Cas-Based Genome Editing”的综述论文,从全新的角度对CRISPR/Cas基因组编辑技术的创建和应用进行全面总结,并对该领域未来可能的发展方向进行了展望。

人类基因组DNA蕴含了人类生命活动所必需的遗传信息,与人类的健康息息相关,而基因组DNA的异常(包括碱基突变等)则能够导致人类疾病的发生。利用基因组编辑技术则可以通过纠正基因组中的异常DNA进而达到治疗人类遗传疾病的目的。通常情况下,基因组编辑系统需要两个主要的构造组分来实现精准的基因组DNA编辑,一个识别基因组DNA特定位置的定位子(locator)和一个对特定基因组DNA进行催化操作的操作子(effector)。例如,早期的基因组编辑系统ZFN和TALEN,分别是将ZF或TALE作为locator与FokI DNA内切酶作为effector结合,可以对基因组DNA进行操作。

近年来,利用细菌的CRISPR/Cas免疫系统发展起来的新一代基因组编辑技术在基础科学和应用研究方面都取得了一系列革命性的突破。CRISPR/Cas本身既具有与基因组DNA相结合的locator结构域,也具有切割基因组DNA序列的effector结构域,其操作简便、准确度和编辑效率高,因此在生物医学研究中被广泛应用。更为重要的是,近些年来,研究人员将CRISPR/Cas基因编辑酶(如CRISPR/Cas9、CRISPR/Cas12a、CRISPR/Cas13等)与核酸脱氨编辑酶(如胞嘧啶脱氨酶APOBEC/AID、腺嘌呤脱氨酶突变体TadA或ADAR等)和反转录酶(如莫洛尼氏鼠白血病毒反转录酶MMLV)整合发展出的碱基编辑系统(Base Editor, BE)和导向编辑系统(Prime Editor,PE),可在单碱基水平实现精准高效的靶向性基因编辑。

在该综述论文中,陈佳教授和杨力教授主要对基于CRISPR/Cas的新型编辑系统的创建和应用进行了详尽的梳理;结合其在纠正人类疾病相关突变的应用对这些新型编辑系统的优、缺点进行了总结;针对这些编辑系统潜在的基因组和转录组突变机制进行了探讨,并提出了未来可能的解决方案。

文章链接:https://www.cell.com/trends/biochemical-sciences/fulltext/S0968-0004(20)30150-X

Cas9 nickase作为locator和核酸脱氨编辑酶或逆转录酶作为effector相结合构成一系列高效的基因组新型碱基编辑系统。

A,Cas9 nickase与胞嘧啶脱氨酶结合介导C-to-T碱基编辑。B,Cas9 nickase与腺嘌呤脱氨酶突变体结合介导A-to-G碱基编辑。C,Cas9 nickase与胞嘧啶脱氨酶和腺嘌呤脱氨酶突变体结合同时介导C-to-T和A-to-G碱基编辑。D,Cas9 nickase与逆转录酶结合介导任意的碱基变化、小片段的碱基插入或缺失等。


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