瑞士研究人員設(shè)計(jì)出小巧高效的“基因剪刀”
更新時(shí)間：2024/9/25 16:44:08 來(lái)源：新華社
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瑞士蘇黎世大學(xué)日前發(fā)布公報(bào)說(shuō)，該校研究人員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)成功改造一種源自細(xì)菌的小型蛋白質(zhì)TnpB,，并利用它設(shè)計(jì)出小巧而高效的“基因剪刀”,，可望使基因編輯變得更容易,。相關(guān)論文日前已發(fā)表在英國(guó)《自然·方法學(xué)》雜志上。
據(jù)介紹,，基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的新型基因編輯技術(shù)被稱為“基因剪刀”,，已被廣泛應(yīng)用于基因工程領(lǐng)域。CRISPR-Cas系統(tǒng)源自細(xì)菌防御病毒入侵的機(jī)制,，其中用到的Cas蛋白質(zhì)是由更小的分子演變而來(lái),，TnpB就是該技術(shù)常用蛋白質(zhì)之一Cas12的“祖先”。
Cas蛋白質(zhì)分子通常較大,，要將它們運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)需要進(jìn)行基因編輯的位置并不容易,。科學(xué)界已嘗試將CRISPR-Cas系統(tǒng)中的Cas蛋白質(zhì)分子替換成TnpB等前體分子,，從而設(shè)計(jì)出更小巧的“基因剪刀”,，但發(fā)現(xiàn)其編輯效率不高。最新研究中,，蘇黎世大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員通過(guò)對(duì)TnpB分子進(jìn)行改造,，使其基因編輯效率提高了約4.4倍。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,，患高膽固醇血癥的小鼠在經(jīng)過(guò)用TnpB分子制成的“基因剪刀”治療后,，膽固醇水平顯著降低。
新研究采用的TnpB分子提取自抗輻射奇異球菌,，這是一種能耐受大劑量輻射和多種嚴(yán)苛環(huán)境的細(xì)菌,。科研團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的人工智能模型,，預(yù)測(cè)了TnpB分子對(duì)小鼠細(xì)胞基因組中1萬(wàn)多個(gè)靶向位點(diǎn)的編輯效果,。
借助人工智能模型的預(yù)測(cè)，研究人員用常見(jiàn)的腺病毒載體運(yùn)載TnpB分子,，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)高效的基因編輯,，其中在小鼠肝臟和腦組織中的編輯效率分別達(dá)到75.3%和65.9%。由于TnpB分子僅由約400個(gè)氨基酸組成,，基于該分子的“基因剪刀”只需單個(gè)病毒顆粒就能運(yùn)載,。作為對(duì)比，Cas9和Cas12蛋白質(zhì)分子尺寸超過(guò)1000個(gè)氨基酸,，需要使用更高的載體劑量,。
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瑞士蘇黎世大學(xué)日前發(fā)布公報(bào)說(shuō)，該校研究人員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)成功改造一種源自細(xì)菌的小型蛋白質(zhì)TnpB,，并利用它設(shè)計(jì)出小巧而高效的“基因剪刀”,，可望使基因編輯變得更容易。相關(guān)論文日前已發(fā)表在英國(guó)《自然·方法學(xué)》雜志上,。
據(jù)介紹,，基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的新型基因編輯技術(shù)被稱為“基因剪刀”，已被廣泛應(yīng)用于基因工程領(lǐng)域,。CRISPR-Cas系統(tǒng)源自細(xì)菌防御病毒入侵的機(jī)制,，其中用到的Cas蛋白質(zhì)是由更小的分子演變而來(lái),，TnpB就是該技術(shù)常用蛋白質(zhì)之一Cas12的“祖先”。
Cas蛋白質(zhì)分子通常較大,，要將它們運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)需要進(jìn)行基因編輯的位置并不容易,。科學(xué)界已嘗試將CRISPR-Cas系統(tǒng)中的Cas蛋白質(zhì)分子替換成TnpB等前體分子,，從而設(shè)計(jì)出更小巧的“基因剪刀”,，但發(fā)現(xiàn)其編輯效率不高。最新研究中,，蘇黎世大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員通過(guò)對(duì)TnpB分子進(jìn)行改造,，使其基因編輯效率提高了約4.4倍。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,，患高膽固醇血癥的小鼠在經(jīng)過(guò)用TnpB分子制成的“基因剪刀”治療后,，膽固醇水平顯著降低。
新研究采用的TnpB分子提取自抗輻射奇異球菌,，這是一種能耐受大劑量輻射和多種嚴(yán)苛環(huán)境的細(xì)菌,。科研團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的人工智能模型,，預(yù)測(cè)了TnpB分子對(duì)小鼠細(xì)胞基因組中1萬(wàn)多個(gè)靶向位點(diǎn)的編輯效果,。
借助人工智能模型的預(yù)測(cè)，研究人員用常見(jiàn)的腺病毒載體運(yùn)載TnpB分子,，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)高效的基因編輯,，其中在小鼠肝臟和腦組織中的編輯效率分別達(dá)到75.3%和65.9%。由于TnpB分子僅由約400個(gè)氨基酸組成,，基于該分子的“基因剪刀”只需單個(gè)病毒顆粒就能運(yùn)載,。作為對(duì)比，Cas9和Cas12蛋白質(zhì)分子尺寸超過(guò)1000個(gè)氨基酸,，需要使用更高的載體劑量,。
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