預(yù)測軟件CRISPR-Cas9可以精確地最有效的識別靶基因與基因編輯機(jī)制
日期：2015-07-14 14:12:52
卓越的易用性和準(zhǔn)確性科學(xué)家可以使用CRISPR-Cas9系統(tǒng)改變基因組改善人類健康。Cas9，在某些細(xì)菌中天然發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)，像一對分子剪刀的功能，以精確的DNA的切斷面，并且作為基因編輯工具非常有效。它可以通過使用一個匹配導(dǎo)RNA序列被定向到一個特定的基因進(jìn)行基因突變，將基因編輯的可編程控制在科學(xué)家的手中。
即使Cas9可以精確地執(zhí)行這些功能，多個指向RNA對于任何給定的基因的目標(biāo)是一個可行的匹配，這使科學(xué)家初步排除工作來選擇最佳指向RNA來對應(yīng)任何給定的基因編輯任務(wù)。
為了消除選擇的RNA為每個作業(yè)的試錯過程，核心成員在威斯研究所生物啟發(fā)工程HMS Robert Winthrop教授遺傳學(xué)，以及哈佛大學(xué)的附屬教學(xué)人員隊伍在衛(wèi)生科學(xué)與技術(shù)-MIT計劃，制定了預(yù)測最佳指向的RNA指向Cas9基因目標(biāo)，簡單的軟件程序。
如何有效指定任何RNA針對基于實驗數(shù)據(jù)所需基因靶使用人類基因組，這是不同于目前所用的，關(guān)于只有原理操作的科學(xué)家基因打靶算法。
“這將允許在速度和精度上科學(xué)家們可以選擇適當(dāng)指向RNA為實現(xiàn)其理想的基因編輯得到改善”。
這是Cas9最常用的細(xì)菌源中提取信息，還包括世界上最全面的RNA指向庫從不同的細(xì)菌種類普及使用它。
開發(fā)的算法，是基礎(chǔ)，教會的小組進(jìn)行了許多基因靶和免費(fèi)導(dǎo)的RNA之間的活性的高通量分析，尋找在導(dǎo)向RNA序列模式可能表明他們將如何有效地結(jié)合任何給定基因靶。
在這樣做時，他們選擇了從各基因靶一個獨(dú)特的序列和合成的DNA的相同鏈來表示該目標(biāo)，然后它們在一個非常大的DNA文庫，并存儲它在細(xì)胞的質(zhì)粒。該文庫隨后被遞送，使用病毒作為遞送媒介物，到培養(yǎng)細(xì)胞的基因組。為了測試它的RNA指向在每個目標(biāo)最有效，免費(fèi)指向的RNA插入與Cas9進(jìn)入細(xì)胞，使Cas9在發(fā)生匹配成功的地方基因突變。一個基本的基因提取和定序的過程，然后輕松地透露指向RNA對每個目標(biāo)的最佳匹配。
從這個數(shù)據(jù)，研究小組開發(fā)的新算法排名和得到的最有效的RNA幾乎是針對任何人的基因，即便那些他們?nèi)狈嶒灁?shù)據(jù)。
“我們的分析結(jié)果，我們確定了指向RNA序列顯示出他們在指揮Cas9到所需的靶基因如何工作的某些特征，”Chari說。“通過設(shè)計基于這些特征的算法，我們現(xiàn)在可以看任何指定RNA序列，并為其分配一個結(jié)果,它是如何有效的預(yù)測工作。”
通過加快這部分基因編輯，科學(xué)家們可以集中精力申請Cas9基因編輯開發(fā)基因療法,如疾病鐮狀細(xì)胞性貧血，癌癥或艾滋病病毒，并且創(chuàng)造了轉(zhuǎn)基因生物可以幫助清理環(huán)境或執(zhí)行其他功能，如持續(xù)生產(chǎn)化學(xué)品。
“科學(xué)家在他們每天的日常工作使用Cas9做RNA引導(dǎo)，迅速縮小指向RNA的范圍將是最有效最直接得到感興趣的基因， “Chari說。
