Nat Genet：颠覆认知！科学家揭示CRISPR/Cas9切口全新连通机制，未来有望实现精准连通

据悉，沙州大学伯克利分校的Jacob Corn小组在Cas9切割后的修缮系统设计上赢取了精心策划认知的实质性。通讯总的来说，Corn小组这次解决了一个长时间困扰生物学家的难题：用CRISPR-Cas9阻断细胞则会的DNA之后，细胞则会究竟是如何选择用哪种方式也去除崩落的缺口的？不够重要的是，他们的这个发掘出有甚至可以让生物学家以后根据自己的需求，操纵细胞则会的修缮方式也，让细胞则会遗传组DNA在被Cas9阻断后，按照需求去修缮缺口。正真假定得心应手切割，得心应手去除。这对很多并不需要动手遗传修缮的遗传病而言，无疑是个好消息。上周四，Corn小组的这一重要科学科研成果发表在《人为生物化学》上。CRISPR-Cas9只是祂的外科手术，修缮还是得靠细胞则会依然以来，我们都面貌地把CRISPR-Cas9叫动手“祂的外科手术”，而不把它叫动手“祂的针线包”，主要是因为Cas9只全权负责得心应手的阻断DNA，修缮的任务要交给细胞则会自身。通常情况下，CRISPR-Cas9阻断DNA演化成的双链崩落后，细胞则会则会很快顺利完成应急修缮系统设计。其之中最重要的两条是：非相合内侧联接和相合重新组建。其之中非相合内侧联接修缮系统设计被生物学家用的最多，经济性也略偏高于。它就是不管二十一，要求把崩落的DNA联接起来，依靠DNA的平衡。这种修缮方式也绝大部分情况下则会在切割位点诱发随机插入或缺失，直接导致遗传功能丧失。无论如何，对细胞则会而言，死伤一个遗传，比挂了应有好多了。这种修缮方式也其实也是细胞则会的最类似修缮方式也。鉴于这种修缮方式也的特点，它被广泛用于遗传功能的科学研究。而相合重新组建修缮系统设计，则是在有相合供体DNA脱氧核糖核酸的配合下，用一段正确的遗传脱氧核糖核酸替代替原来错误的遗传脱氧核糖核酸。也就是我们常说的：哪里无用了，代替哪里。生物学家和医生化疗遗传变异导致的疾病，依赖的就是这种修缮方式也。迄今，相合重新组建修缮过程之中使用的外源DNA模版有两种：一种是双链DNA，另一种是单链DNA模版修缮（SSTR）。CRISPR/Cas9阻断DNA之后的显然修缮系统设计不过，大量的科学研究断定，把双链DNA作为模版修缮崩落的DNA在绝大多数细胞则会类型之中是非常偏高效的。常为较而言呢，以单链DNA为修缮模版的SSTR种系统在全人类细胞则会之中敬然很高效，所以使用的也比较多。虽然SSTR经济性高，但是Corn小组在不同的全人类癌细胞则会系之中动手科学研究还是发掘出有，SSTR的修缮经济性还是有更大的差异，从无论如何单方的0%，到非常高效的30%。这显然其实，SSTR是否能完成修缮与细胞则会类型有一定的关连。再仔细一想呢，不同细胞则会类型的遗传表达程度实际上是常为差更大的，是不是某些特殊的DNA修缮移动式的打先于或关闭，直接影响了SSTR修缮的经济性呢？不同模版的修缮过程如果我们能发掘出有直接影响SSTR修缮系统设计的常为关遗传，那么在以后的诊疗应用之中，在科学研究电子技术人员赶紧去查查常为关资料。很幸运，SSTR在生物体之中修缮的系统设计还据闻。如果能解决这个困扰着很多生物学家的难题，那么Corn小组应有很先于心。此处应该再次消失斯托帕德那句话：“再一次一无所知，从头先于始……这让我很先于心。”聪明的自适应Corn小组的科学研究电子技术人员究竟有多先于心我是没法办法知道了。不过，当我看不到他们解决难题的思路时，我何止是很先于心，真是是很兴奋，以至于喝了5杯浓茶也没法驱离的午间睡意，仿佛消散。他们首先动手了一个结论：既然是DNA崩落的修缮消失了不平衡的难题，那难题应该就处在细胞则会内跟DNA修缮有关的遗传上；如果在调控那些修缮遗传表达的同时，连动进行CRISPR-Cas9的变形，和阻断后的SSTR修缮，不就可以通过间有的常为互作用找到直接影响SSTR的关键遗传了吗！于是，科学研究电子技术人员首先找到了2000多个跟DNA修缮有关的遗传。然后动手了一个非常博览群书的设计。他们创造性的使用了CRISPRi遗传绝望电子技术、CRISPR-Cas9遗传首先，他们给所有的细胞则会沙了个紫色电子敬微镜遗传，让这些细胞则会发光盘。所有的细胞则会都蓝莹莹的，真有意思~然后，给这些细胞则会分别装入用来绝望修缮常为关遗传的CRISPRi遗传绝望系统设计。每个细胞则会绝望干脆一个修缮常为关遗传，在一个有数百万个细胞则会的小团体之中，就诱发了2000个遗传分别被绝望干脆的细胞则会库。建库过程紧接着，科学研究电子技术人员就要对那个紫色电子敬微镜蛋白质遗传加害了。他们把小分子切割紫色电子敬微镜蛋白质遗传的CRISPR-Cas9担纲里则会牵涉到什么，你们应有能就让把，还并不需要我说吗~忍不住了，我还是说下吧。全然情形下（我们只说全然情形下），侧面的细胞则会库紫色则会牵涉到如下转变。有些还是紫色，假定遗传科学研究电子技术人员用流式细胞则会仪按照紫色，给所有的细胞则会分细分三拨：有6.8%的细胞则会还保持这紫色，有67.5%的细胞则会不过氧化了，22.8%的细胞则会变回了绿色。沙起来是97.1%，还有2.9%的细胞则会怎么了？这些细胞则会消失了全然情形都有的情况，我们就不管它们了。从未被注重的“交通正上方”有了侧面的细胞则会。担纲来的什么事就好办了，用二代测序电子技术，比对比对这三个细胞则会小团体之中gRNA的程度转变，就可以知道哪些遗传则会直接影响SSTR的经济性了。这一比对不要紧，科学研究电子技术人员发掘出有之前并不认为与SSTR修缮有关的DNA修缮遗传，显然与SSTR父子关系并不大。让科学研究电子技术人员碰巧的是，那些处在裴尼克病变（Fanconi anemia；FA）的移动式上的遗传，与SSTR父子关系密切。裴尼克病变是瑞士康奈尔Guido Fanconi在1927年首次报道的，它是一种罕见的常突变隐性遗传性IBD%E8%AF%8A%E6%B2%BB%E8%BF%87%E7%A8%8B%E4%B8%AD%E7%9A%84%E8%AF%84%E4%BC%B0-Part%202">血液系统设计疾病。1992年报道了4个显然与FA常为关的遗传，到如今已经鉴定出有了20多个与FA的肺癌有关的遗传变异。FA移动式涉及超多蛋白质依然以来，科学研究电子技术人员并不认为，FA移动式上的遗传解码的蛋白质与比对和修缮遗传组之中的链间交联（ICL）有关。并不并不认为它与CRISPR-Cas9导致的DNA双链崩落修缮有关。这个发掘出有，被科学研究电子技术人员视为至宝。为了全面证实FADNA修缮移动式上的蛋白质与SSTR修缮种系统经济性相互间的父子关系。科学研究电子技术人员用CRISPRi分别平衡地敲偏高了FA路径之中的FANCA，FANCD2，FANCE，FANCF，FANCL，HELQ，UBE2T，USP1和WDR48。发掘出有SSTR修缮种系统经济性敬着下降。如果在敲偏高的同时，用cDNA在细胞则会内平衡地表达那个敲偏高的蛋白质，让它们的表达恢复到野生的程度。科学研究电子技术人员发掘出有，SSTR修缮种系统经济性提升8倍，回升到正常程度。这些科学研究断定，FA移动式之中的许多遗传对SSTR修缮种系统是必需的。不够有意思的是，科学研究电子技术人员还发掘出有FA移动式只直接影响SSTR，它一定则会促进非相合内侧联接。总体来说，在DNA被阻断之后，细胞则会修缮DNA的除此以外方式也是非相合内侧联接，这也是为什么这种修缮方式也依然比例略偏高于。FA移动式就是个交通正上方而FA移动式不够像个“交通正上方”：在FA移动式不活跃的时候，所有的车都朝一个一段距离（非相合内侧联接）先于；但如果FA移动式很活跃，那么它就要指挥其之中一部分车往另一个一段距离（SSTR）走。原来是这样！用论文第一新作“化疗镰状细胞则会病变，最终的机则会与用正确的遗传替代突变的遗传经济性密不可分，”Richardson这么评价自己的科学研究，“如果你从患儿那里得到了100万个细胞则会，30%-40%的替代替部将应有比10%的好多了。”如今看来，Richardson的想要真的有显然假定了。将来，生物学家可以通过比对细胞则会遗传的表达程度，如期预知一类细胞则会是否适合SSTR。如果这类细胞则会SSTR经济性偏高，甚至可以重新考虑临时激活FA移动式。无论如何，生物学家把握了Cas9切割后的这层修缮系统设计，从未来给患儿代替个遗传啥的，那真是是经济性高多了。原始中有：Richardson C D, Kazane K R, Feng S J, et al. CRISPR–Cas9 genome editing in human cells occurs via the Fanconi anemia pathway[J]. Nature Genetics, 2018: 1.