什么是CISPR-CAS9?

CRISPR-CAS9是一种基因组编辑工具,在科学世界中创造了嗡嗡声。比以前的编辑DNA技术更快,更便宜,更准确,具有广泛的潜在应用。

什么是CISPR-CAS9?

  • CRISPR-CAS9是一种独特的技术,使遗传学家和医学研究人员能够编辑部分基因组通过删除,添加或更改部分脱氧核糖核酸顺序。
  • 它目前是最简单,最通用和精确的遗传操作方法,因此导致科学世界中的嗡嗡声。

它是如何工作的?

  • CRISPR-CAS9系统由两个引入变化的关键分子组成(突变)进入DNA。这些都是:
    • 一个叫Cas9。这是一对“分子剪刀”,可以在基因组中的特定位置切割两条DNA,然后可以加入或除去DNA的比特。
    • 一块RNA.称为导向RNA(GRNA)。这包括一小块预先设计的RNA序列(约20个碱基长),位于较长的RNA支架内。支架部分与DNA和预先设计的序列'导向的CAS9结合到基因组的右侧部分。这确保了Cas9酶在基因组的右点切开。
  • 导向RNA设计用于发现和结合DNA中的特定序列。导向RNA具有RNA基地那是补充到基因组中的靶DNA序列的那些。这意味着,至少在理论上,引导RNA只会与目标序列结合,并且没有基因组的其他区域。
  • CAS9在DNA序列中遵循引导RNA至相同的位置,并在DNA的两条线上进行切割。
  • 在这个阶段细胞认识到DNA损坏并试图修复它。
  • 科学家可以使用DNA修复机械来引入一个或多个变化基因在感兴趣的细胞基因组中。

图显示了CRISPR-CAS9编辑工具的工作原理。图像信用:基因组研究有限公司。

怎么样它开发了吗?

  • 一些细菌与CRISPR-CAS9系统具有类似,内置的基因编辑系统,它们用于响应入侵病原体喜欢病毒,就像一个免疫系统。
  • 使用CRISPR细菌剪掉病毒DNA的部分,并将其保持一系列,以帮助他们识别并在下次攻击时识别和防御病毒。
  • 科学家改编了该系统,使其可用于来自动物的其他细胞,包括小鼠和人类。

改变基因有哪些其他技术?

  • 多年来,科学家了解到遗传学通过研究DNA变化的影响,基因功能。
  • 如果您可以在细胞系或整个生物中创建基因的变化,则可以研究该改变的效果,以了解该基因的功能是什么。
  • 对于很长一段时间的遗传学家,使用化学物质或辐射导致突变。然而,它们无法控制在基因组中发生突变的位置。
  • 几年来,科学家一直在使用“基因靶向”,通过去除或添加整个基因或单个碱来引入基因组特定位置的变化。
  • 传统的基因靶向对于研究基因和遗传学是非常有价值的,然而创造一个突变需要很长时间并且相当昂贵。
  • 最近已经开发了几种“基因编辑”技术以改善基因靶向方法,包括CRISPR-CAS系统,转录活化剂样效应核酸酶(Talens)和锌 - 手指核酸酶(ZFN)。
  • CRISPR-CAS9系统目前脱颖而出为“编辑”基因最快,最便宜,最可靠的系统。

应用程序和含义是什么?

  • CRISPR-CAS9具有许多潜力作为治疗具有遗传部件的一系列医疗条件的工具,包括癌症,乙型肝炎甚至高胆固醇。
  • 许多拟议的应用程序涉及编辑基因组躯体(非生殖)细胞,但有很多兴趣和辩论对潜力进行编辑芽髓(繁殖)细胞。
  • 由于种系细胞中所做的任何变化都将从代代发起来生成,因此它具有重要的道德意义。
  • 在种系细胞中进行基因编辑目前在英国和大多数其他国家是非法的。
  • 相比之下,在体细胞中使用CRISPR-CAS9和其他基因编辑技术是无辅助的。事实上,他们已经被用来治疗人类疾病,少量特殊和/或危及危及/或生命的案例。

精子和蛋细胞。在系列细胞中进行基因编辑目前在英国是非法的。图片信用:Shutterstock

Casp-Cas9的未来是什么?

  • 在CRISPR-CAS9常规在人类中使用之前可能多年来多年。
  • 许多研究仍然集中在动物模型或孤立的人体细胞中的使用,目的是最终使用该技术常规治疗人类的疾病。
  • 有很多工作致力于消除“偏移目标”效果,其中CRISPR-CAS9系统在不同基因中切割到旨在被编辑的基因。

更好地瞄准CRISPR-CAS9

  • 在大多数情况下,引导RNA由20个碱基的特定序列组成。这些与待编辑基因中的目标序列互补。但是,并非所有20个基础都需要匹配导向RNA能够结合。
  • 这样的问题是,具有例如20个互补碱中的具有例如20个互补碱中的序列可能存在于基因组中完全不同的某处。这意味着导向RNA有可能在那里结合,而不是目标序列。
  • 然后,Cas9酶将在错误的位置切割并最终在错误的位置引入突变。虽然这种突变可能根本无关,但它可能影响基因组的关键基因或其他重要部分。
  • 科学家们热衷于找到一种方法来确保CRISPR-CAS9准确绑定和削减。可以实现这两种方式是通过:
    • 使用我们对基因组的DNA序列和Cas9-GRNA复合物的不同形式的“偏离目标”行为的知识更好,更具体的指导RNA。
    • 使用CAS9酶,其仅切割单链靶DNA而不是双链。这意味着两个Cas9酶和两个导向RNA必须在相同的位置进行切割。这降低了在错误的地方制作的削减的概率。

此页面最近更新于2016-12-19