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Nature & Science:對Cas9酶進(jìn)行工程化修飾或可增強基因編輯技術(shù)CRISPR的精準性

2016-01-13 來(lái)源:健客網(wǎng)社區  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:研究人員利用CRISPR–Cas9技術(shù)可以對基因組進(jìn)行精確修飾來(lái)移除或者編輯錯誤的基因,而且該技術(shù)可以對包括人類(lèi)胚胎在內的任何生物進(jìn)行編輯;CRISPR–Cas9技術(shù)依賴(lài)于酶類(lèi)Cas9,其可以利用一種導向RNA分子安全返回到自身的靶向DNA上。

  一種編輯基因組的強大技術(shù)或將具有更高地精確性,6日發(fā)表于國際雜志Nature上的研究報告中,研究人員巧妙地利用一種酶類(lèi),成功地降低了在某些情況下CRISPR–Cas9技術(shù)的錯誤率。

  研究人員利用CRISPR–Cas9技術(shù)可以對基因組進(jìn)行精確修飾來(lái)移除或者編輯錯誤的基因,而且該技術(shù)可以對包括人類(lèi)胚胎在內的任何生物進(jìn)行編輯;CRISPR–Cas9技術(shù)依賴(lài)于酶類(lèi)Cas9,其可以利用一種導向RNA分子安全返回到自身的靶向DNA上。Cas9分子可以在位點(diǎn)對DNA進(jìn)行切割,隨后細胞中天然的DNA修復機器就會(huì )開(kāi)始修復切口,即剔除短片段的DNA分子或縫合某些序列。

  但當前這種技術(shù)并不是完全可靠的,有時(shí)候Cas9酶會(huì )產(chǎn)生未知的突變,目前CRISPR技術(shù)已經(jīng)從實(shí)驗室轉向了臨床中,但是否其可以應用于胚胎研究中還存在一定爭議;來(lái)自MIT的研究者KeithJoung說(shuō)道,我們希望通過(guò)深層次的研究來(lái)減少CRISPR–Cas9技術(shù)脫靶的可能性;有些研究人員表示,CRISPR技術(shù)在臨床中使用的錯誤率并不會(huì )減少到零,而有時(shí)候每個(gè)人都需要決定怎么樣的特殊性才足夠特殊,而目前開(kāi)發(fā)一種完全沒(méi)有脫靶可能性的工具似乎有點(diǎn)理想化。

  此前研究中,研究人員利用短鏈的導向RNA指導酶類(lèi)Cas9直接作用靶向DNA,從而就可以切斷某些錯誤,今年12月生物學(xué)家張峰就和同事宣布他們對Cas9進(jìn)行了工程化修飾使其錯誤率更低;最新的研究中,研究者Joung和其同事對酶類(lèi)Cas9的不同區域進(jìn)行了處理,改變了其同DNA靶點(diǎn)接觸的蛋白部分,隨后研究者利用更靈敏的方法進(jìn)行了錯誤的檢測。研究人員利用8個(gè)不同的導向RNAs檢測了這種名為SpCas9-HF1的高保真酶,這種工程化酶類(lèi)可以在不改變形態(tài)的情況下對靶向DNA進(jìn)行切割,在一個(gè)導向RNAs僅會(huì )制造一處錯誤,相比較而言,沒(méi)有修飾改變的Cas9酶當被8個(gè)RNAs中的7個(gè)進(jìn)行引導時(shí)就會(huì )產(chǎn)生錯誤。

  Cas9的錯誤是目前基因組編輯研究領(lǐng)域的一個(gè)重要的問(wèn)題,其中就包括是否該技術(shù)可以在人類(lèi)胚胎中進(jìn)行應用,研究者Church希望對導向RNA進(jìn)行精確地涉及從而盡可能避免脫靶缺口的出現。盡管當前的研究工作已經(jīng)將CRISPR–Cas9技術(shù)推向了臨床中,但該系統仍需要進(jìn)行額外的安全性檢查才能夠應用于人類(lèi)疾病的治療中。

  12月,研究者Gersbach及其同事宣布他們已經(jīng)利用CRISPR–Cas9技術(shù)成功修復了杜氏肌營(yíng)養不良癥小鼠的遺傳突變,為了完成這一目標,研究人員利用一種病毒來(lái)將Cas9酶運輸到肌肉細胞中,相比研究者Joung的實(shí)驗而言,研究者Gersbach就可以使得該病毒持續表達酶類(lèi),從而大大降低了脫靶缺口的產(chǎn)生。

  目前FDA并沒(méi)有批準在臨床試驗中應用CRISPR–Cas9技術(shù),但來(lái)自加州的圣加莫生物科技公司(SangamoBiosciences)已經(jīng)利用了另外一種名為鋅指核酸酶的基因編輯工具對80多名患者成功進(jìn)行了臨床試驗?;诋斍暗呐R床試驗,監管部門(mén)需要知道細胞經(jīng)過(guò)修飾后所表現的安全數據以及脫靶突變的相關(guān)信息,圣加莫生物科技公司則需要展示出他們修改后的免疫T細胞仍然可以像正常T細胞一樣發(fā)揮作用,比如修飾后的肝臟細胞仍然可以在不表現出任何毒性的情況下維持自己的功能。

  最后研究者Urnov說(shuō)道,這些研究對Cas9領(lǐng)域的研究帶來(lái)了巨大的推進(jìn),但如今考慮將該基因編輯技術(shù)應用于臨床領(lǐng)域的話(huà),我們或許還有一段漫長(cháng)的路要走。

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