CRISPR-Combo系统:可同时编辑多个基因并激活其他基因

2022年05月25日 13:41 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

CRISPR-Cas9基因编辑技术是近几十年来最重要的科学突破之一,但总是有改进的余地。马里兰大学(UMD)的研究人员开发了一种他们称之为CRISPR-Combo的系统,它可以同时编辑多个基因,与此同时也能改变植物中其他基因的表达。

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CRISPR系统是一个强大的工具,它允许科学家对生物体内的特定基因进行剪切和粘贴式编辑。这为一系列疾病的新疗法提供了可能性,其中包括癌症、糖尿病、遗传性失明和血液病。另外,它还可以通过编辑来改善农作物和农场动物、实现新形式的害虫控制并创造有用的新型微生物。

后来的发展则改进了CRISPR的配方。有些允许同时编辑几个不同的基因,而其他版本完全避免了切割DNA,它们专注于根据需要打开或关闭基因表达。

UMD的研究人员在新研究中将这两种技术结合到一个工具中,并称其为CRISPR-Combo。通常情况下,一条引导RNA链执行编辑或激活功能,这意味着它们只能做一个或另一个。在这项研究中,研究小组将这两种功能分配给不同的RNA--编辑功能分配给普通的Cas9,而激活功能分配给一个支架sgRNA。

该小组在几个实验中测试了这个概念。首先,他们用西红柿和水稻植物来证明它们可以在没有任何交叉的情况下执行这两种功能--且测试是成功的。

该研究的共同作者Yiping Qi说道:“作为一个概念的证明,我们表明我们可以成功地敲除基因A并上调或激活基因B,而不会意外地交叉敲除基因B或上调基因A。”

之后,研究人员用了一种叫做岩藻的普通实验室植物进行了实验,以此来研究如何能同时进行两种有益的改变。他们编辑了一个使植物对除草剂更具抵抗力的基因并激活了一个使植物提前开花的基因。最终的结果是,一种既能抗除草剂又能以两倍的速度繁殖的工程岩藻,其在一年中产生了八代。

在其他测试中,该团队着手通过组织培养来提高培育植物新品种的效率。他们编辑了杨树的有用基因并激活了另外三个促进植物组织再生的基因,结果发现杨树样本的新根生长速度更快,并还提高了工程作物的成功率。

与此同时,使用CRISPR-Combo编辑的水稻植物被发现从培养物中生长,它们不需要通常的生长激素补充剂,并且还比使用激素生长的植物表达更多的编辑基因。

研究团队表示,这项新技术为更有效地编辑作物和其他植物开辟了广泛的可能性并赋予它们诸如抗除草剂和增强营养的特性。

这项该研究的论文共同作者Yiping Qi指出:“在可以结合的性状方面,可能性真的是无限的。但真正令人兴奋的是,CRISPR-Combo为植物的基因工程引入了一个我们以前没有过的复杂程度。”

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