科学家调整CRISPR以加速基因组编辑

强大的基因编辑工具CRISPR通过允许科学家以非常精确的方式剪切和修补DNA，彻底改变了研究。但追踪这些变化对基因功能的影响可能非常耗时。研究人员目前一次分析每个编辑，这个过程可能需要数周时间。

现在，加州大学洛杉矶分校的研究人员已经调整了这项技术，使他们能够在目前分析一些基因编辑的过程中监测数万种基因编辑的结果。据Nature Genetics报道，这一发展将提高科学家识别最有可能损害细胞和导致疾病的遗传变化的能力。

“多年来，科学家们一直使用CRISPR切割许多基因，”首席作者，加州大学洛杉矶分校大卫格芬医学院人类遗传学主席Leonid Kruglyak说。“但是缺乏同时编辑许多基因的CRISPR方法。我们的实验室是第一个开发大规模技术的实验室，用于在人体细胞结构的细胞中实现这一目标。”

他指出，以前的研究已经对细菌细胞进行了平行编辑，细菌细胞的组织方式与人体细胞不同。

CRISPR结合了一种称为Cas9的剪刀状蛋白和一种像猎犬一样的引导分子，可以嗅出基因组中精确的位点。在那里，Cas9剪断DNA，使靶基因失效。科学家们还可以插入一片新DNA来编辑基因的序列并修补Cas9制作的切片。

“对于CRISPR正确地对基因组进行编辑，每个细胞都需要接受正确的指导和补丁组合，”第一作者Meru Sadhu说，他是Kruglyak实验室的博士后研究员。“同时向数千个细胞正确地传递这些对构成了一个复杂的科学难题。”

加州大学洛杉矶分校的研究人员发明了一种方法，将数千个指南物理连接到他们的伴侣补丁，从而可以将完美匹配的集合传递给每个细胞。

为了测试这种方法，Kruglyak和Sadhu研究了一类怀疑对细胞有害的基因突变。

研究人员在酵母中进行了实验，这非常适合CRISPR的大规模研究。响应基因改变的细胞变化在酵母中很快发生并且易于观察。

在一瓶液体中培养出数百万个酵母细胞后，科学家们使用CRISPR为每个细胞提供一套定制的配对指南和贴片，同时探索大约10,000种不同突变的影响。每个指南和补丁指示CRISPR在哪里剪切基因以及要引入的编辑。

四天后，研究小组确定了哪些细胞死亡或存活。

“我们惊讶地发现一些被认为对细胞功能至关重要的基因实际上并非如此，”萨杜说。“在其他基因中，只有一部分蛋白质是必需的，而其余的蛋白质可以切断，细胞仍能存活。”

加州大学洛杉矶分校的团队希望他们的技术能够帮助科学家迅速将最具破坏性的遗传编辑与无害的遗传编辑区分开来。

“我们现在可以用数千种不同的方式编辑基因组，同时观察对细胞的正面或负面影响，”Kruglyak说，他也是霍华德休斯医学研究所的调查员。“我们的最终目标是帮助科学家们了解疾病的遗传罪魁祸首，让医生做出明确的诊断并让患者获得最有效的治疗。”

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