哈佛大牛创基因编辑记录:对单细胞进行了超13000次CRISPR编辑

生物医学
哈佛大牛创基因编辑记录:对单细胞进行了超13000次CRISPR编辑
麻省理工科技评论 2019-04-05

2019-04-05

CRISPR 自发明以来,已经让科学家们能在基因组特定位点引入基因突变,通常这种精准编辑是一次一个位点实现的。
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CRISPR 自发明以来,已经让科学家们能在基因组特定位点引入基因突变,通常这种精准编辑是一次一个位点实现的。

CRISPR 自发明以来,已经让科学家们能在基因组特定位点引入基因突变,通常这种精准编辑是一次一个位点实现的。

但这也许不会长久。哈佛大学的一个研究团队声称他们已经在单细胞中实现了 13,200 个基因突变,这是基因编辑技术的记录。

由基因编辑大牛 George Church 领导的这个研究团队,希望以远超目前规模的方式重写基因组,这可能最终导致物种甚至是人类的“彻底重新设计”。

哈佛大牛创基因编辑记录:对单细胞进行了超13000次CRISPR编辑

图丨 George Church (来源:Nature)

人们之前已经尝试过这种大规模的基因编辑。在 2017 年,澳大利亚 Paul Thomas 领导的一个研究团队对小鼠 Y 染色体进行编辑,成功地实现了突破。该策略被视为唐氏综合症的潜在治疗方法,唐氏综合症是一种由染色体冗余造成的遗传性疾病。

为了实现基因编辑新记录,该团队成员 Oscar Castaon 和 Cory Smith 把 CRIPSR 的目标定为了一种名叫 LINE-1 的 DNA 序列,这是一种遍布人类基因组的神秘重复性序列。

哈佛大牛创基因编辑记录:对单细胞进行了超13000次CRISPR编辑

图丨此次论文(来源:bioarxiv)

由于 CRIPSR 能切开 DNA 双螺旋,因此一次太多位点的编辑可能会导致细胞死亡,这种风险限制了过去大规模基因编辑的尝试。澳大利亚昆士兰大学的 Geoff Faulkner 于 2016 年表示,他尝试敲除 500 个小鼠胚胎中的 LINE 序列,以期知道这是否会影响小鼠行为,但并没有这样的小鼠成功存活繁衍。

为了避免这一问题,哈佛大学的团队改为使用 CRISPR 的一种变体,这种变体不切割 DNA,而是用一个碱基替换另一个碱基,比如将 C 变为 T。

根据这篇于三月发表在预印本网站 BioRxiv 上的文章,该研究团队能一次性在某些细胞上进行超过 13,000 次基因编辑而不导致细胞死亡。

“他们找到了一种不会导致全基因组水平不稳定的实验方法。”Faulkner 说。

其他科学家们对此印象不太深刻,认为这一工作并不像它声称的那样是大规模基因组编辑的开端。澳大利亚国立大学的 Gaetan Burgio 称,该技术将导致物种彻底重新设计是“夸大其词”。

然而,George Church 认为大规模基因组编辑是通过去除“遗传垃圾”来清理基因组的一种方法。例如,2015 年,该实验室摧毁了猪基因组中潜伏逆转录病毒的全部 62 个拷贝。这种病毒可以被重新激活,因此这种不含潜伏逆转病毒的猪对猪-人体器官移植而言迈出了更为安全的一步。

从该实验室诞生的公司——eGenesis 已经开发出了多位点基因编辑的猪,这些猪的器官能被接受器官移植的病人耐受。该公司的创办者之一为中国学者杨璐菡。

Church 表示,他的最终目标是实现人体器官或组织的供应,这些器官、组织的基因组被修改过,因此它们对所有病毒免疫。据该研究团队称,这一名为重编码的过程将精准编辑 9,811 个位点。Church 说,他们实验室已经开启了重编程自己实验室细胞供应的进程。

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