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基因组所重大研究成果登上《science》:“GOTI”让脱靶无处隐藏

来源: 发布者: 时间:2019年03月01日

  3月1日,中国农业科学院(深圳)农业基因组研究所(以下简称“基因组所”)左二伟课题组与中科院神经科学研究所、中科院马普计算生物学研究所、斯坦福大学遗传学系合作开发出一种全新的检测基因编辑工具脱靶的技术。这种被命名为“GOTI”的技术,在精度、广度和准确性上远超越之前的脱靶检测技术,有望由此开发特异性更好、安全性更高的新一代基因编辑工具,并建立新的行业检测标准。相关研究成果在线发表在《科学(Science)》上。

  这篇题为《Cytosine base editor generates substantial off-target single-nucleotide variants in mouse embryos(胞嘧啶单碱基编辑会导致大量单核苷酸突变的脱靶)》的论文,被《科学》审稿人数次用“elegant”(优美的)高度评价,认为中国科学家通过简洁而高效的实验设计解决了复杂的科学问题,颇有些“四两拨千斤”的意味。

论文第一作者:左二伟

论文共同第一作者:袁堂龙

  基因组编辑技术可对特定基因进行精准定点诱变,从而改变其调控的特定性状,在保证全球粮食安全、人类健康方面有着巨大的应用潜力。其中,最为突出的是基于CRISPR/Cas9的基因组编辑技术,通过对目标基因的精准编辑使基因组产生与自然突变或遗传诱变性质完全相同的、可稳定遗传的变异,且不携带任何外源转基因。自从2012年被发明以来,CRISPR/Cas9一直以其高效性和特异性备受世人的期待。并且David Liu实验室在此基础上发明单碱基编辑器Base editor,能够实现特定位点单碱基突变。但是现有检测基因编辑脱靶方法存在很大的局限性,尚无法很好检测基因编辑过程中产生的单碱基突变。因此需要一种特异性更好、准确度更高的脱靶效应的检测方法。

  左二伟等人的研究建立了新型脱靶检测技术GOTI,并使用该技术发现新兴的单碱基编辑技术可能导致大量无法预测的脱靶。该研究显著提高基因编辑技术脱靶效应检测的灵敏性,并且不借助于任何脱靶位点预测技术,可以检测到之前的脱靶检测手段无法发现的完全随机的脱靶位点,为评估基因编辑工具的安全性提供了突破性的新工具,GOTI技术将成为衡量基因编辑技术是否能最终应用于临床等领域的关键标准。同时,GOTI基因编辑脱靶检测技术的发明,可促使科研人员据此开发精度更高、安全性更好的新一代基因编辑工具。

(A)实验流程. (B) 脱靶位点数目比较。Cre-, Cas9-, BE3- and ABE7.10组分别有14+/-12(SEM, n=2),12+/-4 (SEM, n=11),283+/-32 (SEM, n=6)和10+/- 5 (SEM, n = 4)个SNVs。(C) 突变类型的分布比较. 每个格子中的数字表示该种突变类型占全部突变的比例 (D) 脱靶SNVs富集在基因组中的转录区域。(E) Genes 包含脱靶位点的基因在细胞胚胎中有更高的表达量。

 

文章链接:

http://science.sciencemag.org/content/early/2019/02/27/science.aav9973

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