科技日報訊據(jù) 物理學(xué)家組織網(wǎng)8月13日報道,，利用人類多能干細胞和來自腦膜炎細菌的DNA切割蛋白，美國莫格里奇研究所和西北大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種能精確定位和修復(fù)缺陷基因的有效方法,。
發(fā)表在8月12日出版的美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上的這篇論文稱,，新技術(shù)比以前的方法簡單得多，是再生醫(yī)學(xué),、藥物篩選和生物醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的一項重大進展,。論文的第一作者是莫格里奇研究所再生生物學(xué)小組的侯中鋼（音譯）和西北大學(xué)的張楊（音譯）。
侯中鋼說：“利用這一系統(tǒng),，我們幾乎可以修復(fù)任何基因缺陷,，包括那些可能引發(fā)癌癥的基因缺陷。此外,，該技術(shù)還能用于人類多能干細胞，這為其他具有想象力的應(yīng)用打開了大門,。”
西北大學(xué)張楊所在的研究小組集中研究了奈瑟氏菌屬的腦膜炎細菌,，因為它們是Cas9蛋白的最佳來源,，而借助Cas9蛋白，便可精確剪短受損的DNA片段,。他說：“我們能夠利用不同類型的小分子RNA來指導(dǎo)這一蛋白質(zhì),，這使得我們能精確地移除、替換或糾正有缺陷的基因,。而先前的方法大都是建立在蛋白質(zhì)基礎(chǔ)之上的技術(shù),，需要通過改造蛋白來實現(xiàn)剪切。”現(xiàn)在,，借助新技術(shù),，科學(xué)家們能夠在短短一到三天時間內(nèi)就合成RNA，而此前改造合適的蛋白質(zhì)往往需要數(shù)周甚至數(shù)月的時間,。
威斯康星大學(xué)胚胎干細胞生物學(xué)教授詹姆斯·湯姆森教授和其他多名學(xué)者都認為,，這項研究有很多實際應(yīng)用價值。湯姆森教授說：“人類多能干細胞可以無限地增殖,，它們產(chǎn)生了對人類至關(guān)重要的所有細胞類型,，因此對于再生醫(yī)學(xué)、藥物篩選和生物醫(yī)學(xué)研究來說,，它們極其珍貴,。通過與西北大學(xué)的合作，我們更進一步了解了這些細胞的潛能,，因為我們現(xiàn)在能夠以更精確,、更有效的方式來操控它們的基因組。”
西北大學(xué)分子生物學(xué)系教授埃里克·宋提莫爾表示,，該研究結(jié)果還同時表明了這項技術(shù)的安全性,。他說：“此前的研究中，偶然或脫靶剪切是科學(xué)家們所不得不面對的一個問題,，這些問題的存在讓再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用面臨著一些潛在的不利影響,。新技術(shù)不但克服了這些安全障礙，還以其便利特點讓相關(guān)的研究從一個復(fù)雜的項目變?yōu)榱艘粋€常規(guī)的實驗技術(shù),，對此后的研究而言該技術(shù)意義深遠,。”（生物谷 Bioon.com）
生物谷推薦的英文摘要
PNAS doi: 10.1073/pnas.1313587110
Efficient genome engineering in human pluripotent stem cells using Cas9 from Neisseria meningitidis
Zhonggang Houa,1, Yan Zhangb,1, Nicholas E. Propsona, Sara E. Howdena, Li-Fang Chua, Erik J. Sontheimerb,2, and James A. Thomsona,c,d,2
Genome engineering in human pluripotent stem cells (hPSCs) holds great promise for biomedical research and regenerative medicine. Recently, an RNA-guided, DNA-cleaving interference pathway from bacteria [the type II clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats (CRISPR)-CRISPR-associated (Cas) pathway] has been adapted for use in eukaryotic cells, greatly facilitating genome editing. Only two CRISPR-Cas systems (from Streptococcus pyogenes and Streptococcus thermophilus), each with their own distinct targeting requirements and limitations, have been developed for genome editing thus far. Furthermore, limited information exists about homology-directed repair (HDR)-mediated gene targeting using long donor DNA templates in hPSCs with these systems. Here, using a distinct CRISPR-Cas system from Neisseria meningitidis, we demonstrate efficient targeting of an endogenous gene in three hPSC lines using HDR. The Cas9 RNA-guided endonuclease from N. meningitidis (NmCas9) recognizes a 5′-NNNNGATT-3′ protospacer adjacent motif (PAM) different from those recognized by Cas9 proteins from S. pyogenes and S. thermophilus (SpCas9 and StCas9, respectively). Similar to SpCas9, NmCas9 is able to use a single-guide RNA (sgRNA) to direct its activity. Because of its distinct protospacer adjacent motif, the N. meningitidis CRISPR-Cas machinery increases the sequence contexts amenable to RNA-directed genome editing.
