世界首例基因编辑人体造血干细胞成功移植

一例与“柏林病人”(全世界唯一被治愈的艾滋病患者)相似的案例出现在北京。患者与“柏林病人”同患血液肿瘤兼艾滋病,治疗方案同是造血干细胞移植;不同的是,前者通过基因编辑的方法获得CCR5基因突变的造血干细胞,而后者的突变天然拥有。

9月12日,《新英格兰医学杂志》在线发表了我国学者这项“以基因编辑技术之长,补‘柏林病人’之短”的探索——北京大学生命科学学院邓宏魁教授、解放军总医院第五医学中心陈虎教授、首都医科大学附属佑安医院吴昊教授等团队合作,利用基因编辑手段在人体造血干细胞中失活CCR5基因,并将编辑后的干细胞移植到HIV(艾滋病病毒)感染合并急性淋巴细胞白血病患者体内产生效果,这在世界上尚属首次。

基因编辑的造血干细胞移植流程图

邓宏魁对编辑效率提高的工作表示乐观:近几年基因编辑技术不断发展,相信很快就会有安全且更高效率的基因编辑技术体系被开发出来。现有方法的优化也会多方面提高效率。未来,当基因编辑后的造血干细胞能够产生足够多的带有突变的T细胞抵御HIV时,通过一次治疗便可获得持久性疗效。

来源:科技日报

高福院士与施一研究员团队在噬菌体抑制细菌CRISPR-Cas系统机制领域取得重要进展

高福院士和施一研究员最新研究成果以“Structural insight into multistage inhibition of CRISPR-Cas12a by AcrVA4”发表在PNAS杂志上。

通过体外结合实验,研究人员发现AcrVA4能够与LbCas12a-crRNA二元复合物以及切割前后两种状态的LbCas12a-crRNA-dsDNA三元复合物结合,但是不能结合单纯的Cas12a蛋白,表明AcrVA4识别Cas12a的特定构象。

随后,他们利用冷冻电镜单颗粒三维重构技术,解析了AcrVA4与LbCas12a-crRNA结合的原子分辨率的三维结构。结构显示AcrVA4以同源二聚体形式存在,并且与一个或两个LbCas12a-crRNA二元复合物进行结合。

在两种形式的复合体中,AcrVA4通过类似的机制与Cas12a相互作用,表明两种结合模式具有相同的抑制作用(图1)。

图1  AcrVA4与LbCas12-crRNA结合的复合体三维结构

进一步结构分析表明,AcrVA4利用其C端结构域与LbCas12a的多个结构域发生相互作用并锁定其构象,从而阻止靶标DNA与crRNA的spacer序列进行互补配对,进而阻断DNA切割反应。

有趣的是,当AcrVA4与切割前状态的LbCas12a-crRNA-dsDNA三元复合物(R-loop状态)相互作用时,能够将结合的dsDNA剥离下来,从而拯救被捕获的靶标DNA使其不被切割。

此外,AcrVA4还能与切割后的LbCas12a-crRNA-dsDNA复合物结合并具有较高亲和力,这可能会干扰Cas12a被新的crRNA重置,阻断酶的循环利用过程(图2)。 

图2  AcrVA4抑制Cas12a活性的工作模型

该项工作系统地研究了AcrVA4抑制CRISPR-Cas12a系统的分子机制。与其他已知Acr蛋白的单一抑制机制不同,AcrVA4能够在反应过程中的多个步骤影响Cas12a发挥活性。

这些发现拓展了我们对于Acr蛋白作用机制的了解,为设计可调控的基因编辑系统提供了重要理论基础。

来源:中科院微生物所

利用CRISPR/Cas9鉴定出调节抗体-药物偶联物毒性作用的基因

斯坦福大学医学院遗传学助理教授Michael Bassik博士和一组研究人员正在利用基因编辑技术来更好地了解ADC如何对癌细胞给予致命打击。相关研究结果近期发表在Nature Chemical Biology期刊上,论文标题为“CRISPR-Cas9 screens identify regulators of antibody–drug conjugate toxicity”。

Bassik和Tsui使用基因编辑技术CRISPR/Cas9来确定哪些基因可以帮助ADC进入癌细胞。

Tsui说,“通过我们的CRISPR筛查系统,我们可以一次关闭一个基因,从而找出哪些基因对ADC的毒性作用很重要。”通过使用这种方法,他们试图了解哪些基因有助于加强ADC的毒性作用,或者抑制ADC的毒性作用。

这个想法是为了更好地理解ADC如何与肿瘤细胞相互作用并利用这些信息让ADC具有更强的毒性作用。

来源:生物谷

新工具让CRISPR如虎添翼,摇身一变成“基因瑞士军刀”

CRISPR工具正在迅速发展成为编辑细菌、哺乳动物、植物、人类甚至爬行动物基因的强大工具。它经常被称为“基因剪刀”,不过最新的一项新改进将能把它变成“基因瑞士军刀”。

由加州理工学院牵头的一项研究日前对这个公式进行了改进,进而帮助该工具扩大特定器官、组织或细胞类型并让其对接下来发生的事情拥有更大的控制权。

研究人员设计了有条件的导向RNA(cgRNA),一旦它们抵达目标就会变得更加精确、更加强大。他们研究的是计算机中常见的IF/THEN语句:cgRNA可以对RNA触发器的存在或不存在做出反应,然后在响应中变得活跃或不活跃。

研究人员在细菌中测试了这种技术,并能同时演示ON/OFF和OFF/ON逻辑。RNA触发器成功地关闭了启动的cgRNA,而其他触发器则打开了启动的cgRNA。相关研究报告已发表在《ACS Central Science》上。

来源:cnBeta

Science:新CRISPR工具可切割、拼接整个染色体!

自2012年以来,基因编辑工具CRISPR-Cas9使科学家能够以非常精确的方式来编辑DNA,但是这种技术的一个限制因素是,它只能在单个基因内进行编辑。现在,科学家已经开发出新的工具,可以切割和拼接大块染色体,并组装来自不同菌株的新合成基因组。

该研究结果发表以题为“Programmed chromosome fission and fusion enable precise large-scalegenome rearrangement and assembly”发表在《Science》上,可能会对合成生物学,计算生物学和生物计算等领域产生重大影响,并可能为各种疾病提供更好的治疗方法。

“这篇新论文非常令人兴奋,是合成生物学的一大进步,”纽约罗切斯特大学的合成生物学家Anne Meyer如此说。

与以前的基因编辑工具不同,新工具能够对长链DNA进行许多精确切割。该技术可以在其他细胞中产生不同的环状染色体对,研究人员可以随意交换染色体,最终将他们选择的任何块插入原始基因组中。

来源:微旋基因