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Nature子刊：CopyCatcher在活生物体中检测到高效且精确的CRISPR编辑

时间：2021-05-12 00:00:00 来源：网络整理

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员使用基于CRISpR的新技术为潜在的新型基因治疗奠定了基础。

由加州大学圣地亚哥分校的博士后学者Zhiqian Li领导的研究工作通过果蝇和人类细胞实验，证明了可以设计新的DNA修复机制来解决衰弱性疾病和受损细胞状况的影响。

科学家开发了一种新颖的遗传传感器，称为“ CopyCatcher”，该传感器利用基于CRISpR的基因驱动技术来检测，在该实例中，遗传元件从果蝇体内的一个染色体精确复制到另一个染色体。

这一发现公布在Nature Communications杂志上。

文章通讯作者Ethan Bier说：“这些研究为新型基因治疗提供了明确的原理证明，其中一种突变基因的一个拷贝可以从该基因的部分完整的第二个拷贝中修复。”

在基因组中将突变基因固定在其正常环境中是不同于当前基因治疗方法一种策略，在现有的基因治疗策略中，基因的替代拷贝被置于基因组的不同位置上，并充当粗略的“补丁”。

Bier说：“这种方法恢复了足够的基因活性，在这些情况下，基因通常在原本应该沉默的细胞中被激活，而在其他原本应该沉默的细胞中则可能不被激活。”

如果可以通过CopyCatchers在果蝇中检测到果蝇中高效的精确体内基因编辑的高效率，那么可以治疗多种遗传疾病，包括血液疾病，影响视力或听力的疾病以及针对特定器官的疾病，例如肌肉营养不良，囊性纤维化（肺和肾脏）和先天性心脏缺陷。

Li说：“这种基因疗法的修复形式是对现有方法的重大改进，在现有方法中，功能基因的复制通常在人体的所有细胞中都被激活，但以异常的方式激活。”

尽管研究人员检测到了在果蝇不同组织（眼睛，表皮和胚胎细胞）中活跃的三个基因中遗传信息的高效复制，但是这种将信息从一条染色体复制到另一条染色体的能力在人类细胞中却效率较低。

研究人员发现，在使用CRISpR对一条染色体进行特定切割的人类细胞中，严格地确定另一条染色体可用于修复损伤，从而将遗传元件精确复制到切割位点。此外，改善果蝇复制的措施也转化为人类细胞中增强的复制，这表明进一步的研究可能会提高人类体内基因修复的效率。

CopyCatchers是根据细胞每个染色体有两个副本这一事实而设计的。在其起始位置，CopyCatcher处于非活动状态，从而防止其产生红色的荧光检测器蛋白。但是，如果CopyCatcher将自己精确地复制到另一个染色体，则它可以使自己摆脱施加在原始元素上的约束，从而导致细胞发荧光。整个组织中列表的红色荧光细胞分数是精确CRISpR编辑频率的定量指标。之前人们认为人体细胞对精确的CRISpR编辑具有相对的抵触性，而令人惊讶的是，CopyCatchers揭示了整个人体细胞的潜在潜力，例如在眼睛和表皮中。

在接下来的计划实验系列中，Li和Bier将使用CopyCatchers和相关系统来进一步优化纠正编辑的效率，并开发人类疾病的模型系统，增强该技术在基因治疗应用中的功效。

（生物通：万纹）

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