美国伊利诺伊大学的赵慧敏（音译）教授。
CRISPR是目前最有前景的基因编辑工具，在其进行临床基因治疗前，科学家们一直在努力提高其效率。近日，来自美国伊利诺伊大学的研究人员通过对插入DNA片段的末端进行化学修饰，使CRISPR- Cas9基因编辑系统在人类细胞中的插入效率提高了5倍，达到了目前最高的插入效率。相关论文发表在《自然·化学生物学》杂志上。
CRISPR基因编辑工具是关闭或“敲除”基因的有效工具。然而，在人类细胞中，CRISPR插入或“敲入”基因的效率并不高。“一种好的基因敲入方法对基因治疗应用和研究基因功能的基础生物学研究都很重要。”伊利诺斯大学Carl R. Woese基因组生物学研究所的化学和生物分子工程学教授赵慧敏（音译）说， “通过基因敲入，我们可以给任何基因添加标签，研究它的功能，看基因表达如何受到癌症或染色体结构变化的影响。我们还可以通过插入患者缺失的基因进行基因治疗。”
为了寻找提高效率的方法，研究人员尝试了13种修改插入DNA的方法，结果发现，DNA末端的微小变化能够提高插入的速度和效率。研究人员用CRISPR-Cas9精确定位特定的插入位点，在基因组的多个位点插入了大小不一的末端修饰DNA片段，最后发现，即使在插入难度最大的较长DNA片段时，其效率也提高了2~5倍。利用化学修饰的DNA，研究人员在之前最高插入效率15%的位点上将效率提高到了65%。
赵慧敏教授说：“我们推测，由于末端的化学修饰稳定了插入的DNA，所以效率提高了很多。通常情况下，当我们试图将DNA转移到细胞中时，它就会被酶降解，而酶是从末端开始消化DNA的。所以，添加的化学物质可以保护插入DNA的末端，让更多的DNA进入细胞核，DNA越稳定才越有可能整合到染色体上。”
目前，赵慧敏的团队已经在用这种方法标记基因功能研究中的关键基因。他们特意使用了现成的化学修饰DNA片段，这样其他团队也可以使用相同的方法对感兴趣的基因进行研究。“我们过去开发了不少基因敲入方法，但是我们从来没有想过仅使用化学物质就能增加插入DNA片段的稳定性。”赵教授说。“这个策略虽然简单，但确实有效。”
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编译：花花
审稿：三水
责编：张梦
期刊来源： 《自然化学生物学》
期刊编号： 1552-4450
原文链接：
https://news.illinois.edu/view/6367/805239
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