研究開發(fā)出高通量基因組編輯新技術(shù)

【資料簡介】

研究開發(fā)出高通量基因組編輯新技術(shù)
近日，雜志《自然—生物技術(shù)》Nature Biotechnology刊登了來自美國麻省總醫(yī)院研究人員的研究成果“FLASH assembly of TALENs for high-throughput genome editing，”，文章中，研究者開發(fā)了一項新技術(shù)，利用這一技術(shù)他們可以快速生成大量的轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶（transcription activator-like effector nucleases ，TALENs），從而大大提高了研究人員敲除研究基因或改變它們表達的能力。

TALENs是一種可靶向特異DNA序列的酶，由于具有一些比鋅指核酸酶（ZFNs）更*的特點，現(xiàn)在成為了科研人員用于研究基因功能和潛在基因治療應(yīng)用的重要工具。

研究開發(fā)出高通量基因組編輯新技術(shù)
“新技術(shù)實現(xiàn)了高通量生成TALENs，這將有可能*改變大量生物學研究的方式，讓所有的研究人員都能快速簡便地靶向敲除任何的目的基因，”文章的共同資深作者、麻省總醫(yī)院病理系研究副主任J. Keith Joung博士說。

TALENs是借助于TAL效應(yīng)子，一種由植物細菌分泌的天然蛋白來識別特異性DNA堿基對的。TAL效應(yīng)子可被設(shè)計識別和結(jié)合所有的目的DNA序列。對TAL效應(yīng)子附加一個核酸酶就生成了TALENs。TAL效應(yīng)核酸酶可與DNA結(jié)合并在特異位點對DNA鏈進行切割，從而導入新的遺傳物質(zhì)。相比于ZFNs，TALENs可以靶向更長的基因序列，并且相對更容易于構(gòu)建。但是直到現(xiàn)在研究人員也沒有找到廉價、可供公眾使用的快速生成大量TALENs的技術(shù)。

在新文章中，Joung和同事開發(fā)了一種稱為FLASH（快速連接自動化固相高通量，fast ligation-based automatable solid-phase high-throughput）的系統(tǒng)，，通過液體處理機器實現(xiàn)自動化構(gòu)建DNA，在一天內(nèi)可構(gòu)建編碼多達96種TALENs的DNA序列，每個TALEN的成本約為75美元。此外，Joung還開發(fā)了一種手動的FLASH使得實驗室無需借助機器設(shè)備即可在一天構(gòu)建24種TALEN序列。在人類細胞中測試這一系統(tǒng)，研究人員發(fā)現(xiàn)FLASH裝配TALENs能夠成功誘導已知參與癌癥或表觀遺傳學調(diào)控的96個靶基因中的84個基因斷裂。

文章的共同資深作者、Joung 實驗室研究人員Jeffry D. Sander 博士說：“我們發(fā)現(xiàn)85-90%的FLASH裝配TALENs在人類細胞中具有高度基因組編輯活性，表明我們能夠基本上靶向任何的目標DNA序列，其能力大大超越了其他的核酸酶。這種能夠生成靶向所有DNA序列的TALEN的能力將很有可能改變我們對于基因改造技術(shù)的思維方式，因為現(xiàn)在問題不再是你能否靶向你的目的基因，而是你希望靶向和改變哪些基因。”

研究小組還發(fā)現(xiàn)TALEN序列越長，對于細胞產(chǎn)生毒副效應(yīng)的可能性就越小。他們猜測有可能是因為越短的TALENs越有可能結(jié)合和改變非目標基因位點。Joung指出這表明了設(shè)計較長TALENs用于未來研究和潛在治療應(yīng)用的重要性。
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