Cpf1 proteins excise CRISPR RNAs from mRNA transcripts in mammalian cells. Guocai Zhong, Haimin Wang, Yujun Li, Mai H Tran, Michael Farzan.
 Nature Chemical Biology, 2017; DOI: 10.1038/nchembio.2410 | |
|---|---|
|
Scientists have improved a state-of-the-art gene-editing technology to advance the system's ability to target, cut and paste genes within human and animal cells -- and broadening the ways the CRISPR-Cpf1 editing system may be used to study and fight human diseases. |
Ученые из Исследовательского института Скриппса (TSRI) улучшили современную технологию редактирования генов, чтобы повысить эффективность системы CRISPR-Cpf1.
Профессор Майкл Фарзан, сопредседатель Департамента иммунологии и микробиологии TSRI и научный сотрудник TSRI Гораи Чжун, улучшил эффективность системы редактирования генов CRISPR-Cpf1, включив в нее гид РНК с возможностью «мультиплексирования». Гид-РНК представляют собой короткие последовательности нуклеиновых кислот, которые приводят молекулярные ножницы CRISPR к намеченным генам мишеням. Открытие TSRI означает, что у каждого комплекса CRISPR-Cpf1 может быть обнаружено множество генетических целей в клетке.
«Эта система упрощает и значительно повышает эффективность одновременного редактирования нескольких генов или нескольких сайтов одного гена», - сказал Чжун. «Это может быть очень полезно, когда нужно воздействовать на несколько генов, связанных с болезнью, или на несколько сайтов, связанных с заболеванием».
Успех TSRI делает CRISPR более эффективным За последние пять лет система редактирования генов CRISPR произвел революцию в микробиологии и возобновила надежды на то, что генная инженерия может стать полезным для лечения заболеваний. Но время раскрыло ограничения технологии. Например, генная терапия в настоящее время требует использования вирусной оболочки, для доставки упакованного терапевтического генетического материала. Молекула CRISPR просто слишком велика, чтобы соответствовать многочисленным гид РНК в наиболее популярной и пригодной системе вирусной упаковки.
Новое исследование Фарзана и его коллег помогает решить эту проблему, позволяя ученым упаковывать несколько гид РНК. Этот успех может быть важным, если генная терапия предназначена для лечения таких заболеваний, как гепатит B, сказал Фарзан. После заражения ДНК гепатита В находится в клетках печени, медленно осуществляет производство новых вирусов, что в конечном итоге приводит к повреждению печени, циррозу и даже раку. Улучшенная система CRISPR-Cpf1 с ее способностью «мультиплексировать» может более эффективно переваривать вирусную ДНК, прежде чем печень будет бесповоротно повреждена, сказал он.
«Эффективность важна, если вы модифицируете 25 клеток в печени, но если вы модифицируете половину клеток в печени, это очень важно», - сказал Фарзан. «Есть и другие подходящие случаи - например, мышечная дистрофия - где, если вы можете восстановить ген в достаточном количестве в мышечных клетках, то вы можете восстановить функцию мышц».
Два типа этих молекулярных ножниц в настоящее время широко используются для целей редактирования генов: Cas9 и Cpf1. Фарзан сказал, что он сосредоточился на Cpf1, потому что она более точна в клетках млекопитающих. Молекула Cpf1, которую они изучали, была получена из двух типов бактерий: бактерии Lachnospiraceae и Acidaminococus sp., Активность которых ранее изучалась в E. coli. Ключевым свойством этих технологий является то, что они способны извлекать свои гид РНК из длинной нити такой РНК; но было неясно, будет ли она работать с РНК, продуцируемой клетками млекопитающих. Guocai проверил эту идею, отредактировав ген биолюминесценции светлячков в хромосоме клетки. Измененная система CRISPR-Cpf1 работала так, как ожидалось. « Это означает, что мы можем использовать более простые системы доставки для управления эффекторным белком и гид РНК. Это сделает процесс CRISPR более эффективным».
|