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新的”prime editing”技術讓DNA單股剪切成真
   
[2019-10-25 ]

新的”prime editing”技術讓DNA單股剪切成真

這個技術和CRISPR-Cas9有著相近的效率,但卻大大降低脫靶效應的發生。

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參考資料

BioGroup編譯

 

一個全新的基因編輯技術稱作”prime editing”已經成功在老鼠及人類細胞上作用,用僅切除單一股的DNA來做到增加、移除、置換鹼基,而達到重新改寫DNA的目標。比起現有的基因編輯手段,例如CRISPR,這個方法可以讓研究學者編輯更多類型的基因突變。

CRISPR-Cas9以及其使用方式的發展,迎來了一個嶄新的基因研究時代,這個技術在許多研究單位中變成了不可或缺的工具,讓科學家可以更簡單的製造出有著基因疾病的動物模組。當CRISPR-Cas9已經開始朝向臨床試驗邁進,用於治療人類的疾病時,卻被一些道德疑慮與準確率等不穩定因素而限制住,而且特別是準確率,可能會不小心更改到非預期位置的DNA,這種被稱之為脫靶效應off-target effects的問題。

CRISPR-Cas9基因編輯系統已經知道會在錯誤的部分製造出額外切口,這很有可能會導致細胞功能被干擾,而另一種不打斷DNA的基因編輯手段,且被認為失準的機率相當低的是”鹼基編輯”,鹼基編輯可以利用酵素置換DNA上的鹼基,但這個手段所能提供的相當有限,一且錯誤率也不如預期的那麼低。

Andrew Anzalone這位博士後研究員,同時也是此篇文章的第一作者,當他進入了美國麻州的博勞德研究所,加入了David Liu( 臺裔科學家 劉如謙 )那已經開發了鹼基編輯技術的研究團隊,建立在兩種技術(CRISPR-Cas9 & base editing)之上Andrew Anzaloneu便著手研發新的技術,能夠讓酵素僅剪切單一一股DNA,讓另一股保持完整。這樣的技巧運用到CRISPR中常用的Cas9酵素,但加入兩種新的試劑:一個性質的RNA,pegRNA,可以帶領Cas9抵達想要作用的區域;和一個反轉錄酶,可以啟動增加一個鹼基或一段序列進入基因中的流程,一旦這個新的基因材料和切開的那股DNA接合後,prime editing的酵素會再移除沒有被編輯的那一股,並促使細胞來修復這段DNA,讓DNA變成被編輯過的樣貌。

為了要和CRISPR-Cas9比較準確度,團隊運用技術來編輯出四段基因突變,而這四段突變是先前被報導過,當CRISPR-Cas9作用在此突變上時,會在16個區域產生脫靶編輯的效果,而prime editing只對3個區域做出改變。

比起CRISPR,prime editing手續是更加的複雜,它需要三個不同的階段,且每個階段DNA都要和prime editing的系統相對應,Dr. Liu相信這便是prime editing之所以會較準確的原因,CRISPR-Cas9僅依靠一個配對的步驟:導引RNA必須要和目標DNA配對,而在prime editing中這僅是第一個步驟,同時prime editing還額外多了兩個步驟,一段導引RNA的序列,稱作Primer,必須也要和目標區域結合,且經過反轉錄酶製作,這個新引進的基因也必須要能夠和原來的切口契合才有辦法完成這個Prime Editing。

但prime editing並不完全優於CRISPR-Cas9,它依舊有它使用上的限制,這樣的技術可能無法用於大片段的DNA插入或刪除,所以這樣的技術目前還無法取代CRISPR-Cas9。

博勞德研究所已經讓這個技術轉移到Prime Medicine,讓這個科技能夠被其他公司使用,同時也放上Addgene的資料庫中,提供給學術使用,讓成千上萬的研究者有機會能在未來的研究中使用這個工具,一起測試這個工具,然後修改各種不同的細胞與有機體。

 

 






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