新系统被称为CRISPR-Cas3,可以有效地清除人类基因组中一个目标位置的长片段DNA,这种能力对传统的CRISPR-Cas9来说不容易实现。新系统有潜力找出并清除单纯疱疹、艾巴氏病毒和乙型肝炎病毒等异位病毒,这些病毒都属是公共卫生的主要威胁所在。

“过去十年,我的实验室一直在研究CRISPR-Cas3的工作原理,”分子生物学和遗传学教授4月8日发表在《Molecular Cell》杂志上这篇论文的通讯作者、Ailong Ke说。“我很高兴我的同事和我终于证明了它在人类细胞中的基因组编辑活性。我们的工具可以特异地针对这些病毒,然后非常有效地清除它们。理论上,它可以为这些病毒性疾病提供治疗方法。”

CRISPR-Cas3技术还允许研究人员扫描基因组并检测非编码遗传元件,这些元件占我们基因组的98%,但还没有被很好的表征。作为调控编码基因中蛋白质表达的调节因子,非编码DNA已经被发现是细胞分化和性别决定的关键。

CRISPR-Cas3可以有效地筛选非编码遗传元件和长序列DNA。一旦被删除,研究人员可能会观察到有机体中缺失的功能,以确定该遗传元件的作用。

Yan Zhang,密歇根大学生物化学副教授,也是本文的通讯作者之一,文章一作是Ke实验室的研究生dam Dolan和Zhang实验室的Zhonggang Hou。

 Ailong Ke教授

CRISPR-Cas9系统使用细菌RNA作为引导,配对并识别DNA序列。当发现匹配时,引导RNA将CRISPR相关(Cas)蛋白质引导到精确的DNA串。一旦定位,Cas9蛋白就在正确的位置剪断目标DNA。CRISPR-Cas3使用相同的机制来定位特定的DNA序列,然而,它的核酸酶不是将DNA一分为二,而是连续擦除DNA,最多可擦除100kb。

Ke、Zhang和他们的同事首次成功地删除了人类胚胎干细胞和另一种称为HAP1的细胞类型中高达100kb的靶向DNA序列。

尽管CRISPR-Cas3拥有比CRISPR-Cas9更有效的基因组编辑潜力,研究人员还正在努力控制删除片段的长度。”我们不能精确地定义删除边界,这在治疗上是一个缺点。该基因组编辑工具专利已通过“技术许可中心”审批。

原文检索:Introducing a Spectrum of Long-Range Genomic Deletions in Human Embryonic Stem Cells Using Type I CRISPR-Cas

来源:生物通