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万搏体育app:动物所等建立蛋白工程化改造新方法和基于Cas12i的基因编辑新工具

  CRISPR-Cas基因组编辑技术在基因治疗、农作物经济性状改良及基础研究等领域均有多样化的应用,引领生物技术与应用的快速发展。自然界中广泛存在的天然CRISPR-Cas系统为新型基因编辑工具研发提供了丰富资源。然而,自然界微生物中发现的大多数Cas工具蛋白在哺乳动物细胞中的编辑效率较低,这限制了它们的应用,尤其是在生物医学方面的应用。

  万搏体育app动物研究所建立了一种蛋白质工程化改造的新方法(Improving Editing Activity by Synergistic Engineering,简称MIDAS),并利用该方法获得了高活性的Cas12iMax以及高特异性的Cas12iHiFi等基因编辑新工具。

  研究发现,MIDAS方法能够显著提高来自不同CRISPR家族的Cas核酸酶,如Cas12i、Cas12b及CasX等CRISPR系统的基因编辑效率。其中,Cas12i由于较小的蛋白质尺寸、简单的crRNA及PAM,具有较好的应用潜力。通过MIDAS方法改造的Cas12i具有以下优势和特点:Cas12iMax编辑效率非常高,相较于目前广泛使用CRISPR基因编辑工具(AsCas12a、BhCas12b v4、SpCas9、SaCas9及SaCas9-KKH),展现了更高的平均基因编辑效率;Cas12iMax具有广泛的基因组靶向范围,能够高效地识别NTNN、NNTN、NAAN及NCAN等PAM序列,可识别PAM覆盖了70%的人基因组;在Cas12iMax的基础上进一步改造获得了新的突变体Cas12iHiFi,Cas12iHiFi在全基因组范围内展现了的极高的特异性和极低的脱靶效应,同时保留Cas12iMax 90%的On-target基因编辑活性。

  MIDAS方法有望在多种CRISPR系统的基因编辑工具化改造中发挥作用。该研究改造的新型Cas12i基因编辑工具在动物模型制备、作物育种、医学核酸检测、基因治疗等领域颇具应用前景。

  5月26日,相关研究成果发表在The Innovation上。该工作由动物研究所和北京干细胞与再生医学研究院完成。动物所研究员周琪和李伟为论文的通讯作者,博士生陈阳灿、胡艳萍、王鑫阁为共同第一作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项和中科院基础研究青年团队项目的支持。

  论文链接

开发新型蛋白质工程化改造的方法,获得高效基因组编辑工具Cas12i

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