瑞士研究人員設計出小巧高效的“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)布公報說(shuō)，該校研究人員領(lǐng)銜的團隊成功改造一種源自細菌的小型蛋白質(zhì)TnpB，并利用它設計出小巧而高效的“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《自然·方法學(xué)》雜志上。
據介紹，基于CRISPR-Cas系統的新型基因編輯技術(shù)被稱(chēng)為“基因剪刀”，已被廣泛應用于基因工程領(lǐng)域。CRISPR-Cas系統源自細菌防御病毒入侵的機制，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，要將它們運送到細胞內需要進(jìn)行基因編輯的位置并不容易�？茖W(xué)界已嘗試將CRISPR-Cas系統中的Cas蛋白質(zhì)分子替換成TnpB等前體分子，從而設計出更小巧的“基因剪刀”，但發(fā)現其編輯效率不高。最新研究中，蘇黎世大學(xué)等機構研究人員通過(guò)對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(zhù)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苛環(huán)境的細菌�？蒲袌F隊利用自主研發(fā)的人工智能模型，預測了TnpB分子對小鼠細胞基因組中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測，研究人員用常見(jiàn)的腺病毒載體運載TnpB分子，在動(dòng)物實(shí)驗中實(shí)現高效的基因編輯，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)病毒顆粒就能運載。作為對比，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)布公報說(shuō)，該校研究人員領(lǐng)銜的團隊成功改造一種源自細菌的小型蛋白質(zhì)TnpB，并利用它設計出小巧而高效的“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《自然·方法學(xué)》雜志上。
據介紹，基于CRISPR-Cas系統的新型基因編輯技術(shù)被稱(chēng)為“基因剪刀”，已被廣泛應用于基因工程領(lǐng)域。CRISPR-Cas系統源自細菌防御病毒入侵的機制，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，要將它們運送到細胞內需要進(jìn)行基因編輯的位置并不容易�？茖W(xué)界已嘗試將CRISPR-Cas系統中的Cas蛋白質(zhì)分子替換成TnpB等前體分子，從而設計出更小巧的“基因剪刀”，但發(fā)現其編輯效率不高。最新研究中，蘇黎世大學(xué)等機構研究人員通過(guò)對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(zhù)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苛環(huán)境的細菌�？蒲袌F隊利用自主研發(fā)的人工智能模型，預測了TnpB分子對小鼠細胞基因組中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測，研究人員用常見(jiàn)的腺病毒載體運載TnpB分子，在動(dòng)物實(shí)驗中實(shí)現高效的基因編輯，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)病毒顆粒就能運載。作為對比，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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