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生命科学学院胡家志课题组与合作者在《基因组生物学》发表关于完整染色体敲除的研究成果
日期: 2017-12-04  信息来源: 生命科学学院

2017年11月25日,《基因组生物学》发表了题为“CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术敲除目标染色体”的研究论文,该项研究由北京大学生命科学学院胡家志实验室和中国科学院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心杨辉研究组合作完成。该研究介绍了CRISPR/Cas9技术的新型应用,即在细胞、胚胎或体内组织中,针对目标染色体进行多个DNA剪切可以选择性消除单条染色体。CRISPR/Cas9介导的目标染色体消除为动物模型的建立以及非整倍体疾病的治疗提供了新方法。

II型细菌的CRISPR/Cas9系统由Cas9 核酸酶和单链引导RNA(sgRNA)组成,已经被改造成一个高效的基因编辑工具,能显著地提高编辑基因组的能力。sgRNA引导Cas9到达特定的基因组区域,剪切形成双链DNA缺口,该缺口可以通过两种方法修复——非同源染色体末端连接修复或同源重组修复。CRISPR/Cas9基因编辑技术已经应用于生产精确基因突变、重组和染色体片段敲除的细胞或动物。研究者提出CRISPR/Cas9基因编辑技术是否可以用于整条染色体的消除,进而对建立染色体缺失的动物模型以及非整倍体疾病的治疗提供新的途径。

为了验证这个想法,研究人员首先设计了脱靶活性可控的sgRNA位点,并应用CRISPR/Cas9介导的针对Y染色体的多位点DNA切割有效地将小鼠胚胎干细胞的Y染色消除。这种多位点剪切可通过单个sgRNA靶向结合多个特异的染色体位点,或者通过14个sgRNA分别结合各自的特异位点来达到。此外,他们还发现小鼠X染色体、人的7号和14号染色体都可以通过这种方法消除,更为重要的是唐氏综合症病人的iPS细胞中的21号染色体也可以通过这种方法特异性消除。因此,该研究第一次证明性染色体和常染色体可以通过基因编辑特异性消除。

中国科学院神经科学研究所左二伟、霍小娜、姚璇、胡新德、孙怡迪和北京大学尹健行为具有同等贡献的共同第一作者。该研究获得国家自然科学基金会(资助号31522037和31771485)与中国青年千人计划(胡家志、杨辉)及其它部分基金的支持。

A:XO小鼠的基因型分析。B:12周的XO小鼠

编辑:江南


   
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