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解决基因组编辑面临难题——“RNA桥”实现下一代基因组设计

张梦然/科技日报
2024-06-27 10:29
生命科学 >
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新一代基因编辑技术多项重磅成果近期纷纷出炉。继上周《自然·通讯》报道SeekRNA编辑工具后,《自然》26日再次公布两篇论文,描述了一种新的基因组编辑技术。这种技术利用RNA作为引导,能在用户指定的基因组位点插入、倒置或删除长DNA序列,实现了对基本DNA的单步重排,是一种更简易的基因组编辑方法。新技术或比现有技术更有优势,比如进行更精准有效的大规模基因组编辑、介导重组而不造成意外断裂。

用于重排基因组中长DNA序列的可编程系统,是基因组设计领域的有用工具。大规模基因组重排通常由重组酶(催化DNA断裂和重组)或转座酶(将DNA片段从一个位置移动到另一位置)来完成。如果这些酶可通过编程靶向特定位点,就可能成为有效的基因组编辑工具。

第一篇论文中,美国Arc研究所描述了一种将可编程重组酶用于基因编辑的技术。这些重组酶由RNA引导,RNA作为引导重组酶靶向位点和促进预选编辑的“桥”。这个“桥”含有一个指定供体DNA序列的区域以及另一个指定基因组插入位点的区域。这两个区域都能通过独立重编程识别并结合不同的DNA序列。这个“桥”比使用常规重组酶的现有基因编辑技术更易修饰,现有基因编辑技术需利用更复杂的蛋白质—DNA结合位点。

在另一篇论文中,日本东京大学西增弘志团队则用冷冻电镜解析了这种重组酶的结构,对其作用机制进行了详细阐述。

该技术解决了其他基因组编辑方法面临的根本难题。其目前已演示了对细菌的基因组编辑,随着进一步探索和发展,“RNA桥”有望引领第三代RNA引导系统。同时发表的“新闻与观点”文章表示,该技术“是大规模基因组修饰领域的一次令人欣喜的进步,有着许多值得探索的应用”。

“RNA桥”是一种全新的生物编程机制,可通过序列特异性嵌入、切除、倒置等方式,对遗传物质进行普遍修改,相当于为活体基因组提供了“字符处理器”。这种重新排列任意两个DNA分子的能力,也为基因组设计领域的新突破打开了大门。但目前看,仍需进一步评估该技术在不同物种和细胞类型中的可行性和安全性,包括哺乳动物细胞。

    责任编辑:王卉
    图片编辑:陈飞燕
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