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改进型CRISPR一次设计超十亿个细胞

作者:科技日报发布时间2022-08-29浏览量:72

据《自然·生物技术》杂志日前发表的论文,CRISPR-Cas9基因编辑系统的新改进,使设计用于治疗的大量细胞变得更加容易。美国格莱斯顿研究所和加州大学旧金山分校开发的新方法,能以非常高的效率将特别长的DNA序列引入细胞基因组中精确位置,而无需传统的病毒递送系统。该成果是向下一代安全有效的细胞疗法迈出的一大步。

格莱斯顿研究所最新证明,新方法可在一次运行中设计超过10亿个细胞,这远高于治疗个体患者所需的细胞数量。

此前人们已知DNA可单链或双链存在,Cas9附着在双链DNA上。研究发现,高水平的双链DNA模板会对细胞产生毒性,因此该方法只能用于少量模板DNA,导致效率低下。

但即使在相对较高的浓度下,单链DNA对细胞的毒性也较小。鉴于此,研究团队研发了一种将修饰的Cas9酶连接到单链模板DNA的方法,即在末端添加一小段双链DNA突出端。

与旧的双链方法相比,单链模板DNA可将基因编辑效率提高一倍以上。分子的双链末端让研究人员可使用Cas9来增强非病毒载体向细胞的传递。

现在,研究人员可以使用新的DNA模板生成超过10亿个针对多发性骨髓瘤的CAR-T细胞。CAR-T细胞是经过基因改造的免疫T细胞,可有效对抗特定细胞或癌症。使用新的单链Cas9定向模板,大约一半的T细胞获得了新基因,并因此转化为CAR-T细胞。

此外研究还表明,新方法首次可完全替换与罕见遗传免疫疾病相关的两个基因——IL2RA和CTLA4基因。这种“一刀切”的方法可治疗这些基因中具有不同突变的许多患者,而不必为每个患者的突变生成个性化模板。用这种基因工程方法处理的细胞中,有近90%获得了健康版本的基因。

总编辑圈点

工欲善其事,必先利其器。基因编辑系统作为生命科学领域的重要研究工具,一直在不断进化升级。早些年,锌指酶是比较流行的基因编辑工具。如今在生命科学界提起基因编辑,几乎无人不知CRISPR系统的大名。凭借其便捷易用的优势,近年来CRISPR系统在遗传疾病治疗、药物研发、种子培育等多个细分领域促成了众多以往不敢想象的研究成果。与此同时,针对CRISPR系统自身进行改进的研究也捷报频传。得益于此,科学家手中的基因编辑“剪刀”正变得更加精准、高效、强大。


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