Cell海报 | Did Liu再取新突破:不需要做实验,就能知道基因编辑的结果

2021-12-27 02:58:56 来源:
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尽管残基主编器被广泛用于期盼点特异性,但是决定残基主编结果的原因尚不十分清楚。

2020年7年底23日,博德研究工作所Did R. Liu团队在Cell 网络服务刊发月出版“Determinants of Base Editing Outcomes from Target Library Analysis and Machine Learning”的研究工作文章,该研究工作在哺乳类巨噬细胞中会38,538个基因序列整合化学合成上并不一定了11个胞嘧啶和核苷残基主编器(CBE和ABE)的碱基-活普遍性关连,并可用计结果训练了BE-Hive,这是一种机器学习三维,可恰当得出结论残基主编表型结果(R ≈0.9)和效数万人(R≈0.7)。

研究工作职员以≥90%的恰当度纠正了3388个与性疾病相关的SNV,其中会仅限于675个染色锥体,其“旁观者”多肽被BE-Hive正确得出结论,因此没有主编。该研究工作挖掘出了之前没有得出结论的C-to-G或C-to-A主编的决定原因,并借助这些挖掘出以≥90%的恰当普遍性纠正了174个狂犬病普遍性SNV的编码碱基。再次,该研究工作借助BE-Hive的见识来建筑设计个人化的CBE相异,以恒定主编结果。这些挖掘出启发了残基主编,实现了之前难以处理的期盼的主编,并为最初基石主编器提供了改进的主编机制。

另外,2020年7年底8日,博德研究工作所Did R. Liu及华盛顿大学医学院Joseph D. Mougous共同点对点在Nature 网络服务刊发月出版“A bacterial cytidine deaminase toxin enables CRISPR-free mitochondrial base editing”的研究工作文章,该研究工作描述了一种病菌间毒素,将其名称为DddA,它可以还原dsDNA中会胞苷的脱氨。该研究工作建筑设计了无毒且无活普遍性的split-DddA半分子:DddA切分的一部分碱基(基因表达激活子样效应子阵列受锥体)和尿嘧啶过氧化物蛋白酶抑制剂的融合,显现出了无RNA的DddA衍生的胞嘧啶残基主编器(DdCBE),可还原人mtDNA中会的C?G到T?A转化,带有高化学合成特异普遍性和厂商。该研究工作可用DdCBEs三维人类巨噬细胞中会与性疾病相关的mtDNA特异性,从而导致呼吸速数万人和氧化巨噬细胞内的变动。含CRISPR的DdCBE可以正确操纵mtDNA,而不是消除因被基因表达核酸切割而显现出的mtDNA批量,这对线粒锥体性疾病的研究工作和潜在放射治疗带有广泛的意义。

2020年6年底29日,博德研究工作所Did Liu在Nature Biotechnology 网络服务刊发月出版“Programmable m6A modification of cellular RNAs with a Cas13-directed methyltransferase”的研究工作文章,该研究工作毫无疑问带有截短的METTL3甲基移往蛋白酶碱基或者是METTL3:METTL14甲基移往蛋白酶复合物与核定位dCas13融合锥体,可以对基质RNA顺利进行特异普遍性m6A掺入,而前者的融合受锥体脱靶活普遍性特别较高。横跨多个碱基的独立自主基质谱法证实,这种基因表达RNA磷酸化(TRM)系统以高特异普遍性巨噬细胞内了有效的m6A装上在内源RNA基因表达物中会。再次,该研究工作表明TRM可以诱导m6A巨噬细胞内的基因表达本丰度变化和选取普遍性补拍。这些挖掘出将TRM确立为用于基因表达基因表达组工程的应用软件,可以洞察单个m6A去除的功用并系统性其机制功用。

2020年6年底22日,博德研究工作所Did Liu团队在Nature Biotechnology 网络服务刊发月出版“Genome editing with CRISPR–Cas nucleases, base editors, transposases and prime editors”的综述文章,该综述首先描述已并不一定的Cas9和Cas12核酸的天然生物体锥体,并详细介绍带有增大的基因表达之内和特异普遍性的Cas9和Cas12核酸生物体锥体的联合开发。几周,该综述发表意见残基主编器的联合开发和应用,这些主编器可正确装上点特异性而无需碱基DNA断裂(DSB)或供锥体DNA模板。再次,该综述总结了新兴的CRISPR–Cas基因序列主编应用软件,仅限于巨噬细胞内大片段DNA苯基的Cas转座子和重组蛋白酶,以及主要主编器,它们以引入类似DNA碱基的方式从外部将主编后的碱基复制到期盼DNA碱基。

基因序列DNA中会基因表达多肽的主编是研究工作和放射治疗应用的一项关键机制。单多肽相异(SNV)约占已确定致病染色锥体的一半,因此有针对普遍性的点特异性可以作出贡献遗传病的研究工作或潜在放射治疗。之前,研究工作职员联合开发了胞嘧啶残基主编器(CBE)和核苷残基主编器(ABE),它们共同实现了所有四个过渡点特异性的基因表达(C→T,T→C,A→G ,以及G→A),并带有较高的期盼引入数万人与不期盼的插进和缺失(indels)比数万人。

残基主编的实用普遍性启发了带有多种不同属普遍性的残基主编器相异的联合开发。迄今,通过系统性少量基因序列碱基的主编结果来收集这些属普遍性,举例来说选取这些碱基与早先的基因序列主编研究工作相一致。但是,残基主编器和期盼碱基之间的相互功用会以精细的,有时是不简单的方式影响主编结果。结果,赢得带有所需效数万人的所需表型举例来说需要对每个化学合成顺利进行残基主编和单向导RNA(sgRNA)选取的经验优化。

某些不非常适合用于残基主编的法规准则的必要期盼可能会被显然,因为用于期盼选取的简单准则没有全然捕捉残基主编的之内。对残基主编的碱基和脱氨蛋白酶决定原因顺利进行系统,全面的系统性将增强我们对残基主编器的了解,作出贡献它们在正确主编软件中会的可用,并指导最初残基主编器的联合开发。

文章模式示意图(示意图是从Cell )

在这项研究工作中会,研究工作职员联合开发了包含38,538对sgRNA和靶碱基对的文库,并将它们整合到三种哺乳类巨噬细胞特性的基因序列中会,以全面并不一定8种风靡一时CBE和ABE的残基主编结果和碱基-活普遍性关连。研究工作职员系统性了脱氨蛋白酶,碱基背景和巨噬细胞特性在具锥体残基主编显现出的表型中会的功用,并联合开发了一种机器学习三维,可以在任何期盼位置恰当得出结论残基主编结果,仅限于许多之前不可得出结论的特征。

借助计信息,研究工作职员应用了各种残基主编器(仅限于在此之后建筑设计的相异),将3388个与性疾病相关的SNV的表型和2399个编码碱基恰当地录入为野生型(≥90%的可靠性),仅限于通过非法规的残基主编结果。这些挖掘出大大扩展了我们对残基主编的了解,并洞察了最初和早先描述的残基主编器的新机制。

类似记事:

Andrew V. Anzalone, Luke W. Koblan & Did R. Liu, et.al. Genome editing with CRISPR–Cas nucleases, base editors, transposases and prime editors. Nature Biotechnology volume 38, pages824–844(2020)

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