2023年度CRISPR基因编辑领域十大研究进展,张锋实验室遥遥领先

我们将张锋团队2023年6月28日发表于Nature期刊的论文评为年度论文,该研究首次在真核生物中发现CRISPR样系统——Fanzor。

1、通过碱基编辑治疗心脏病

2023年1月12日,德克萨斯大学西南医学中心EricOlson团队在Science期刊发表了题为:AblationofCaMKIIδoxidationbyCRISPR-Cas9baseeditingasatherapyforcardiacdisease的研究论文。

该研究使用基于CRISPR-Cas9的腺嘌呤碱基编辑器(ABE),在小鼠模型上将CaMKIIδ的两个甲硫氨酸(ATG)编辑为缬氨酸(GTG),阻止CaMKIIδ的过度激活,能够保护心脏免受缺血-再灌注损伤的影响,促进心脏功能的恢复,减少永久性损伤,而且在心脏病发作后再进行治疗也为时不晚,有望开发为一种适用于广泛的心脏病患者的治疗和保护方法。

2、首个口服CRISPR药物,防治细菌感染

2023年5月4日,丹麦科技大学、基因编辑疗法公司SNIPRBiome的研究人员在NatureBiotechnology期刊发表了题为:EngineeredphagewithantibacterialCRISPR–CasselectivelyreduceE.coliburdeninmice的研究论文。

抗生素治疗对人体肠道微生物群有不利影响,还会导致抗生素耐药性。在这项研究中,研究团队筛选了162个天然噬菌体,他们发现,其中8种噬菌体在靶向大肠杆菌方面表现突出。然后,他们通过CRISPR基因编辑对这些噬菌体进行改造,进而设计出了4种CRISPR-Cas武装的噬菌体,它们具有更强的靶向并清除大肠杆菌的能力。

该研究开发了第一种基于CRISPR-Cas的口服候选药物,该药物能够选择性靶向并清除大肠杆菌,而不影响其他肠道微生物群。目前该药物已在进行1期临床试验,旨在减少和预防血液类癌症患者肠道中大肠杆菌易位到血液而导致的致命感染。

3、利用AI技术开发新型碱基编辑工具

2023年6月27日,中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组在Cell期刊发表了题为:Discoveryofdeaminasefunctionsbystructure-basedproteinclustering的研究论文。

该研究成功开发了一系列具有我国自主知识产权的新型碱基编辑工具,突破了现有脱氨酶的应用瓶颈,展现出新型碱基编辑系统在医学和农业方面广泛的应用前景。

4、首次在真核生物中发现CRISPR样系统

2023年6月28日,张锋团队在Nature期刊发表了题为:FanzorisaeukaryoticprogrammableRNA-guidedendonuclease的研究论文。

研究团队在真核生物中发现了第一个RNA引导的DNA核酸酶——Fanzor,更重要的是,这种新型CRISPR样系统,可以在重编程后实现对人类基因组的编辑。

此外,相比CRISPR-Cas系统,Fanzor系统非常紧凑,更容易递送到细胞和组织中。而且,Fanzor系统没有旁系切割活性,可实现更精准的基因组编辑。这项最新研究也提示我们,RNA引导的DNA切割机制存在于所有生物界。

值得一提的是,2023年6月14日,张锋实验室曾经的研究生、麻省理工学院OmarAbudayyeh和JonathanGootenberg团队(博士生姜凯议为第一作者)在预印本平台bioRxiv上线了一篇题为:ProgrammableRNA-guidedDNAendonucleasesarewidespreadineukaryotesandtheirviruses的研究论文。2023年9月27日,该论文经同行评议后在ScienceAdvances期刊发表。

5、用CRISPR消除癌细胞中多余的染色体,能够防止肿瘤生长

2023年7月6日,耶鲁大学的JasonSheltzer团队在Science期刊发表了题为:Oncogene-likeaddictiontoaneuploidyinhumancancers的研究论文。

众所周知,我们人类的细胞通常有23对染色体,但细胞也可能会多出来额外的染色体,也就是所谓的非整倍性(aneuploidy)。如果我们观察正常组织,其中99.9%的细胞都有着正常数量的染色体,然而,100多年前,科学家们就发现了几乎所有的癌症都是非整倍性,但却一直不清楚这一现象在癌症中究竟扮演了什么角色,人们一直在争论,到底是非整倍性导致了癌症,还是癌症带来了非整倍性。

这项研究使用CRISPR-Cas9基因编辑技术来消除癌细胞中的整个染色体,这是一项重要的技术进步,以这种方式操控非整倍性染色体将使我们更好地了解它们的功能。研究结果显示,携带额外染色体的癌细胞依赖这些染色体生长,而使用CRISPR-Cas9消除这些额外的染色体能够防止肿瘤形成。这一发现也提示了我们,选择性靶向额外染色体可能为癌症治疗提供新的途径。

6、CRISPR分子剪刀的进化起源

2023年9月27日,哥伦比亚大学SamuelSternberg团队在Nature期刊发表了题为:Transposon-encodednucleasesuseguideRNAstopromotetheirselfishspread的研究论文。

该研究把我们的目光带回过去,通过回看CRISPR-Cas9的前身——跳跃基因(转座子),揭示CRISPR系统中的“DNA剪刀”是如何进化而来的。该研究证实了RNA引导的DNA核酸酶TnpB和IscB,在防止转座酶TnpA在转座过程中的永久性丢失至关重要。

这些发现揭示了RNA引导的DNA切割作为一种原始的生化活动出现,以促进转座子的自私遗传和传播,这后来在CRISPR-Cas适应性免疫的进化过程中被用于抗病毒防御。

7、减轻临床上CRISPR-Cas9导致T细胞染色体丢失的策略

2023年10月3日,诺贝尔化学奖得主、加州大学伯克利分校的JenniferDoudna教授,联合加州大学旧金山分校的ChunJimmieYe、斯坦福大学的张元豪、宾夕法尼亚大学的CarlJune等人,在Cell期刊发表了题为:MitigationofchromosomelossinclinicalCRISPR-Cas9-engineeredTcells的研究论文。

该研究表明,CRISPR-Cas9基因编辑诱导的染色体缺失是一种普遍现象,由此产生的缺陷型T细胞在适应性和增殖上具有劣势,但仍可以在体外培养中持续存在数周,这可能对临床应用产生不良干扰。此外,研究团队提出了一种新的T细胞基因编辑方案,可以减少基因编辑中染色体缺失的发生,提高临床安全性。

8、基因编辑猪器官异种移植新纪录

2023年10月11日,eGenesis公司的研究人员在Nature上发表了题为:Designandtestingofahumanizedporcinedonorforxenotransplantation的研究论文。

该研究报道了将基因工程猪肾脏移植到非人灵长类动物(NHP)体内的手术设计和成功过程。研究团队对猪进行了多达69处基因编辑,包括敲除与超急性排异反应有关的聚糖抗原的合成有关的3个基因,敲入了参与调控排异反应反应的多个通路(炎症、先天免疫、凝血和补体)的7个人类基因,还敲除了猪基因组中的存在的内源性逆转录病毒。

9、病毒对抗细菌CRISPR-Cas免疫系统的新方法

2023年10月18日,丹麦哥本哈根大学和新西兰奥塔哥大学的研究人员在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为:BacteriophagessuppressCRISPR–CasimmunityusingRNA-basedanti-CRISPRs的研究论文。

该研究揭示了病毒(噬菌体)抑制细菌的CRISPR-Cas免疫系统的全新方法——基于小非编码RNA的抗CRISPR(smallnon-codingRNAanti-CRISPR,简称Racr),这也是基于RNA的抗CRISPR的第一个证据。

研究团队表示,这一发现告诉我们,自然环境中的的微生物动力学,可用于提升基因编辑的安全性,并有望带来更有效的抗生素替代品。这一发现对科学界来说是令人兴奋的,它让我们对如何阻止细菌的CRISPR-Cas防御系统有了更深入的了解。

10、用大数据算法,一次性发现188种新型CRISPR系统

2023年11月23日,张锋团队在Science发表了题为:UncoveringthefunctionaldiversityofrareCRISPR-Cassystemswithdeepterascaleclustering的研究论文。

该研究开发了一种新的搜索算法——基于快速局部敏感哈希聚类算法(FLSHclust),使用该算法对三个主要的公共数据库进行挖掘,这些数据库包含各种不同寻常的细菌的数据,从中识别出了188种新型CRISPR系统,并对其中4个系统进行了详细表征,这些新系统可能被用来编辑哺乳动物细胞,其脱靶效应比目前的CRISPR-Cas9系统要少,也有可能在被用于诊断或用来记录细胞内部活动。

这项研究凸显了CRISPR前所未有的多样性和灵活性,也表明了大多数CRISPR系统是罕见的,只在不寻常的细菌和古细菌中发现。随着可用来搜索数据库的不断增长,可能还有更多罕见系统被发现。

THE END
1.DirectRNA测序在人类疾病中的研究思路和案例解析随着生命科学领域的技术不断迭代升级,Direct RNA测序(DRS,直接RNA测序)已悄然成为研究者们研究复杂疾病病理机制的强大工具。Direct RNA测序凭借其直接读取全长转录本,无需反转录与PCR扩增的独特优势,可以真实反映细胞内RNA分子的原始状态,精准捕捉RNA单碱基水平上的各类化学修饰,如m6A、m5C和假尿苷等,这些修饰对于转录后https://zhuanlan.zhihu.com/p/694248645
2.CellDiscovery新突破:改良Cas13d实现高效的胞浆RNA靶向治疗研究中开发的核质转运Cas13d能有效将CRISPR RNA(crRNA)从核内转移到细胞质,实现了在细胞质内靶向降解RNA。 在现代生物技术领域,CRISPR/Cas系统已成为基因编辑的重要工具之一。特别是针对RNA的编辑,CRISPR/Cas13系统显示出巨大的潜力。Cas13家族中,Cas13d被认为是哺乳动物细胞中最活跃的亚型。然而,Cas13d在哺乳动物https://news.bioon.com/article/f0ee821e69b9.html
3.科普经典CRISPR/Cas分子诊断系统(一)麻省理工的张锋和加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna两位学者不但在CRISPR基因编辑上做出奠基性贡献,也对CRISPR在分子诊断行业的应用做了开拓性工作,开启了CRISPR分子诊断这一全新领域。下面我们就来具体了解下张锋团队的SHERLOCK诊断系统和Jennifer Doudna的DETECTR诊断系统。https://www.kuike-med.com/info-1036-550.html
4.CRISPRdirect:softwarefordesigningCRISPR/CasguideRNACRISPRdirect is a simple and functional web server for selecting rational CRISPR/Cas targets from an input sequence. The CRISPR/Cas system is a promising technique for genome engineering which allows target-specific cleavage of genomic DNA guided by Cas9 nuclease in complex with a guide RNA (gRNAhttps://xueshu.baidu.com/usercenter/paper/show?paperid=a0058c1af3d6a952798373bd6355cfbd
5.CRISPRdirect:softwarefordesigningCRISPR/CasguideRNACRISPRdirect is a simple and functional web server for selecting rational CRISPR/Cas targets from an input sequence. The CRISPR/Cas system is a promising technique for genome engineering which allows target-specific cleavage of genomic DNA guided by Cas9 nuclease in complex with a guide RNA (gRNAhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25414360
6.CRISPR验证分析怎么看crisprdirect结果如CRISPR/Cas9 ?通量筛选技术在肿瘤细胞进?阳性或阴性筛选,可以对靶向候选基因向导 RNA 进?富集分析,从中可挖掘肿瘤耐药基因或寻找肿瘤治疗的新靶点。此外sgRNA文库在药物现、基因功能研究、分子诊断、疾病治疗等领域均发挥了重要作用。 应用领域 对于疗效显著但机制不明的药物,可通过药物靶点确定与验证,进行作用https://blog.csdn.net/aganlala/article/details/116200584
7.小麦基因组编辑技术应用中grna设计工具的比较。wheatcrispr(httpsCRISPRdirect网站“Species”的选项多达633个,小麦仅是其中之一的物种,且也只包含“中国春”这一个小麦品种[3](图3)。CRISPRdirect中小麦的参考基因组和识别的PAM序列同E-CRISP,不同之处在于CRISPRdirect设计页面非常简单,用户只需要提交目的序列并选择相应的基因组即可快速获得结果,并没有其他参数可作调整。CRISPRdirehttp://www.360doc.com/content/22/0531/17/68640592_1033995871.shtml
8.文献速递双基因CRISPR敲除策略显著增强实体瘤CAR采用CRISPR-Cas9敲除CAR-T细胞和TCR-T细胞中的Regnase-1 (Reg1-KO) 、Roquin-1 (Roq1-KO) 或两者双敲除 (DKO) 。敲除Regnase-1和/或Roquin-1不影响mesoCAR-T细胞或NYESO TCR-T细胞在生产过程中的扩增速度和转导效率,且操作高效。https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MzQyNjY1MQ==&mid=2652780318&idx=2&sn=90f822179fddae9a4f12256ab3e7901b&chksm=85e80bb6ffb5a8974d2172bbb36836a7da8f4e20a4c77f2461d56097a0541ec69bf9f2785d32&scene=27
9.CRISPRThe elegance of CRISPR lies in its simplicity, needing just two components: the sgRNA and a Cas protein [39]. This streamlined design makes it straightforward to program and direct towards genomic areas of interest [39]. Its broad range of applicability, spanning from human cells to bacterial https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/crispr
10.MetaCRAST:referenceMetaCRAST(Metagenomic CRISPR Reference-Aided Search Tool) is a tool to detect CRISPR arrays in raw, unassembled metagenomes. Unlike other tools, it uses expected CRISPR direct repeat (DR) sequences from assembled contigs or bacterial genomes to guide metagenomic CRISPR detection. It uses a fast https://github.com/molleraj/MetaCRAST
11.ofBaredSpCas9,ScaffoldgRNA,andTypeIIAnticerevisiae genome was verified with CRISPRdirect. (34) Therefore, under the guidance of sgRNA (in this study, if not otherwise specified, sgRNA is supposed to bind the antisense strand of the target DNA), dSpCas9-AD:sgRNA bound the synthetic promoter and then activated transcription by https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssynbio.1c00352
12.CRISPRThe CRISPRCasFinder program enables the easy detection of CRISPRs and cas genes in user-submitted sequence data.https://crisprcas.i2bc.paris-saclay.fr/
13.CRISPRPAM 一起长度为 23nt ,其中种子序列含9 个碱基, 脱靶位点的PAM 类型为“NGG”或“NAG” ;(3)sgRNA 2.1.10 CRISPRdirect 和PAM 一起长度为23nt ,其中种子序列含 10 个碱 [35] 该软件 可设计特异性的sgRNA ,其提供有人、 基,脱靶位点的 PAM 类型为“NGG”或“NAG”(默认 小鼠、大鼠和猪等 18 个https://max.book118.com/html/2017/0920/134497738.shtm
14.EvolutionandClassificationofCRISPRBiol Direct 4:29PubMedCrossRefGoogle Scholar Marraffini LA, Sontheimer EJ (2009) Invasive DNA, chopped and in the CRISPR. Structure 17:786–788PubMedCrossRefGoogle Scholar Mulepati S, Bailey S (2011) Structural and biochemical analysis of the nuclease domain of the clustered regularly http://doi.org/10.1007/978-3-642-34657-6_3
15.采用CRISPRi原位探索大肠杆菌Nissle1917毒素为进一步探索TA系统对于EcN 1917益生特性的调控机制,在此我们采用CRISPRi技术进行了原位敲低试验。依据mazEF,hipA基因序列,采用CRISPRdirect设计并合成gRNA片段,与载体连接后构建了转化质粒;再分别引入mazEF-gsRNA/dCas9和hipA-gsRNA/dCas9质粒。EcN 1917转化子EcN-AmazE与EcN-△hipA经诱导后,RT-PCR检测及PAGE试验https://wap.cnki.net/lunwen-1019091463.html
16.FrontiersCRISPR/CasgenomeeditingintomatoimprovementCRISPRdirect (https://crispr.dbcls.jp), CRISPR-P (http://cbi.hzau.edu.cn/cgi-bin/CRISPR), CRISPR-PLANT (http://omap.org/crispr/index.html), CRISPR-GE (http://skl.scau.edu.cn/), Breaking-Cas (http://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/breakingcas/), CRISPOR.org (http://crispor.org)https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2023.1121209/full
17.NanomaterialsThe most effective strategy for utilizing CRISPR/Cas9 system is the direct delivery of Cas9 protein and sgRNA. This direct approach bypasses transcription and translation process, resulting in rapid gene editing and enhanced application potential [168]. Incubation of Cas9 protein and sgRNA in vitro prhttps://jnanobiotechnology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12951-024-02627-w
18.哈佛专家论述CRISPR检测技术的开发与应用以及发展方向该篇概述了如何将不同的CRISPR Cas酶的特性用于诊断检测,探讨了不同的预扩增策略(目前构成大多数基于CRISPR的诊断检测的一部分),研究定量和多路复用的方法,重点介绍结合 CRISPR 的技术-基于测序的目标富集,并审查针对 POC 应用的基于 CRISPR 的诊断的优化,重点是检测读数和样品制备。文章还概述了该技术的新兴生物医学https://m.magigen.com/cn/CRISPR-detection-technology-review-and-outlook.html
19.CRISPRCas9基因敲除大肠杆菌BL21菌种中的lacZ基因技术中心通过CRISPR/Cas9编辑β--半乳糖苷酶基因,造成β-半乳糖苷酶基因功能缺失,编辑后的BL21菌种将不能代谢X-gal产生蓝斑。 实验材料 大肠杆菌Cas9基因编辑试剂盒(英茂盛业,CR3011) Clone Direct PCR Mix(英茂盛业,P3001) 靶点和实验方案设计 根据BL21中β-半乳糖苷酶基因序列,设计基因敲除靶点和重组修复模板。 设计https://www.inovogen.com/news/2016/1230/442.html
20.手把手教你学会CRISPRCas9基因敲除技术使用在线设计网站 CRISPR direct,如需直接复制网址,可在生物学霸后台对话框回复 direct即可。 靶点挑选要点: 基因敲除靶点应设计在起始密码子附近(包括起始密码子)或者起始密码子下游的外显子范围内。 不同Cas9/gRNA 靶点在基因敲除效率上有较大差异,因此同时设计构建 2~3 个靶点的基因敲除载体再从中选出敲减效果https://www.biomart.cn/experiment/793/2713886.htm
21.Addgene:CRISPRReferencesandInformationOriginally developed to identify zinc finger nuclease sites, this tool from theJoung Labhas been expanded to identify potential DNA target sites for TALEs and CRISPR/Cas. CRISPRdirect From the Database Center for Life Science (DBCLS) in Japan; Identify candidate gRNA target sequences in an inputhttp://www.addgene.org/crispr/reference/
22.MolecularCellTypeI1. Klompe, S.E., Vo, P.L.H., Halpin-Healy, T.S., and Sternberg, S.H. (2019). Transposon-encoded CRISPR–Cas systems direct RNA-guided DNA integra- tion.Nature571, 219–225. 2. Petassi, M.T., Hsieh, S.C., and Peters, J.E. (2020). Guide RNA categorization enables targethttps://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404734539380687403
23.CRISPR2018–June20Please note this is a preliminary programme, which could undergo minor changes. June 20June 21June 22June 23 June 20, Wednesday The conference fee includes access to the conference, its materials, lunches and the conference dinner on Friday (but NOT accommodations or the Saturday trip to Trakaihttp://www.crispr2018.gmc.vu.lt/
24.CRISPRCas13aAntibodyMAB10462All CRISPR-Cas13a Antibodies Product Details FAQs Supplemental Products Reviews Summary Data Examples Preparation and Storage Reconstitution Calculator Product Datasheets Related Research Areas CRISPR-Cas13a Antibody Summary Specificity Detects CRISPR-Cas13a in direct ELISAs. Source Monoclonal Mouse IgG1 https://www.rndsystems.com/cn/products/crispr-cas13a-antibody-1020221_mab10462
25.CRISPRCas9GeneEditingCRISPRCas9NewsArticlesWe are your one-stop resource for all your CRISPR needs.CAS9 April 30, 2022 What is CRISPR Being Used For? CRISPR is a revolutionizing technology that can be used for gene editing, and as a direct result, has the potential to change the world as we know it. The essence of CRISPR-https://cas9.com/
26.CRISPR【1】 Song G, Jia M, Chen K, et al. ScienceDirect CRISPR / Cas 9: A powerful tool for crop genome editing. The Crop Journal. 2016. 【2】Jinek, M.; East,A.; Cheng, A.; Lin, S.; Ma, E.; Doudna, J. RNA-programmed genomeediting in human cells. eLife. 2013. 2,e00471. dohttps://www.aptbiotech.com/market/6157