伊利諾伊州Champagny伊利諾伊大學(xué)的研究人員使用CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基因插入人體細(xì)胞的最高報(bào)告率，這是使用CRISPR進(jìn)行臨床基因治療應(yīng)用的必要步驟。
通過(guò)化學(xué)調(diào)節(jié)要插入的DNA末端，新技術(shù)的效率是目前方法的五倍。研究人員發(fā)現(xiàn)，在人類(lèi)腎臟細(xì)胞系中測(cè)試的所有遺傳位點(diǎn)都得到了改善，甚至有一個(gè)位點(diǎn)的插入率達(dá)到了65%，而之前的最高水平為15%。
在化學(xué)和生物分子工程教授趙慧敏的領(lǐng)導(dǎo)下，研究人員在《自然化學(xué)生物學(xué)》雜志上發(fā)表了他們的工作。
研究人員發(fā)現(xiàn)，CRISPR是關(guān)閉或“敲除”基因的有效工具。然而，在人類(lèi)細(xì)胞中插入或“敲入”基因并不是一種非常有效的方法。
美國(guó)伊利諾伊州卡爾R沃斯基因組生物學(xué)研究所負(fù)責(zé)生物系統(tǒng)設(shè)計(jì)主題的趙說(shuō)：“一個(gè)好的分型方法對(duì)于基因治療的應(yīng)用和研究基因功能的基礎(chǔ)生物學(xué)研究都非常重要?！薄笆褂们萌敕ǎ覀兛梢詷?biāo)記任何基因，研究其功能，看看基因表達(dá)如何受到癌癥或染色體結(jié)構(gòu)變化的影響。或者在基因治療的應(yīng)用中，如果有人患有癌癥引起的疾病或者基因缺失，我們希望能夠插入?！?
為了找到提高效率的方法，趙的團(tuán)隊(duì)研究了13種不同的方法來(lái)修飾插入的DNA。他們發(fā)現(xiàn)，DNA末端的微小變化會(huì)提高插入的速度和效率。
然后，研究人員測(cè)試了CRISPR-Cas9的用途，以精確定位特定的插入位點(diǎn)，并將不同大小的末端修飾的DNA片段插入基因組的多個(gè)點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)，即使在插入大的DNA片段(這是最難插入的片段)時(shí)，效率也提高了2到5倍。
“我們推測(cè)效率提高了很多，因?yàn)槟┒说幕瘜W(xué)修飾穩(wěn)定了我們插入的DNA，”趙說(shuō)?！巴ǔ?，當(dāng)你試圖將DNA轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中時(shí)，它會(huì)被從頭到尾吞噬的酶降解。我們認(rèn)為我們的化學(xué)添加劑可以保護(hù)末端。更多的DNA進(jìn)入細(xì)胞核，DNA更穩(wěn)定，所以我認(rèn)為它整合到染色體的幾率更高?！?
趙的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在基因功能研究中使用這種方法來(lái)標(biāo)記必需基因。他們故意使用現(xiàn)成的化學(xué)物質(zhì)來(lái)修飾DNA片段，這樣其他研究團(tuán)隊(duì)就可以用同樣的方法進(jìn)行自己的基因研究。
“我們過(guò)去已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多分型方法，但我們從未想過(guò)只使用化學(xué)試劑來(lái)增加我們要插入的DNA的穩(wěn)定性，”趙說(shuō)?！斑@是一個(gè)簡(jiǎn)單的策略，但很有效?！?
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