基礎醫學

基因編輯工具CRISPR-Cas9遭遇新挫折!新研究揭示它可導致大量不想要的DNA重復

作者:佚名 來源:生物谷 日期:2020-02-27
導讀

         在一項新的研究中,來自德國明斯特大學的研究人員發現,在小鼠進行常規的CRISPR-Cas9基因插入過程中,不必要的DNA重復頻率很高。

關鍵字:  基因編輯 | CRISPR-Cas9 

        在一項新的研究中,來自德國明斯特大學的研究人員發現,在小鼠進行常規的CRISPR-Cas9基因插入過程中,不必要的DNA重復頻率很高。相關研究結果發表在2020年2月21日的Science Advances期刊上,論文標題為“Pervasive head-to-tail insertions of DNA templates mask desired CRISPR-Cas9–mediated genome editing events”。他們描述了他們如何發現不必要的DNA重復,并針對這一點提醒了其他的研究人員。

        CRISPR-Cas9是一種在過去十年中開發的基因編輯技術。它切割出基因組中不需要的部分,并插入新的DNA片段。人們已經進行了許多研究來測試這種技術,以期有一天可以將它用于修復導致疾病的遺傳缺陷。有關脫靶編輯的報道阻礙了這一目標的實現,這導致了旨在阻止脫靶編輯的新研究。在這項新的研究中,這些研究人員發現這種技術還可以導致大量不想要的DNA重復。

        這一發現是偶然的,這是因為作為免疫學研究工作的一部分,他們當時正在研究基因S100A8編碼的一種鈣結合蛋白。為此,他們使用了CRISPR-Cas9來讓這個基因無法表達蛋白,這是一種敲除編輯(knockout editing,即利用CRISPR-Cas9基因編輯剔除靶基因)的形式。他們先進行標準的PCR測試和隨后進行更專業的PCR測試來檢測靶基因,以確保一切按計劃進行。研究結果表明,只有兩次編輯取得了成功,這讓他們感到吃驚。他們接著將一只成功進行基因編輯的小鼠與一只野生小鼠交配,以了解為何編輯成功率如此之低。通過使用一種特殊類型的PCR對小鼠后代進行的測試顯示七只小鼠后代攜帶經過編輯的基因S100A8,其余的小鼠后代具有不想要的DNA重復。

        這些研究人員對他們的發現感到震驚,于是他們進行了第二項研究,對小鼠的一個不同基因進行編輯。專業測試顯示,在接受測試的50只小鼠中,有30只小鼠具有多個不想要的的基因組片段拷貝,而且這些拷貝是作為CRISPR-Cas9編輯的一部分插入到小鼠基因組中的。實驗再次表明,標準PCR測試未能發現這些拷貝。

        這些研究人員表示,他們的經驗表明,其他人在先前的研究工作中可能具有不想要的基因插入片段拷貝,但是它們并沒有記錄在案。他們進一步提出科學家們在未來可使用更專業的測試技術。

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