想要健康长寿?科学家利用CRISPR/Cas9和AAV实现精确基因修复

学术   科学   2024-11-20 07:30   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

想要解锁健康长寿的密码?随着基因编辑技术的快速发展,科学家们正逐步探索疾病的根源与治愈之道。其中,CRISPR/Cas9基因编辑技术结合腺相关病毒(AAV)作为基因修复模板,正在为精准医学开辟新路径。这一技术的高效性和灵活性让科研人员能够在人体多能干细胞(hPSCs)中实现精确基因修饰,为疾病研究和治疗提供了强有力的工具。在这方面,2024年11月5日,Bio-protocol 期刊在线发表了瑞典哥德堡大学(University of Gothenburg)Fredrik H. Sterky团队题为“Efficient Gene-Editing in Human Pluripotent Stem Cells Through Simplified Assembly of Adeno-Associated Viral (AAV) Donor Templates”的方法文章。

图1. 文章标题页 https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5097
关键词AAV纯化 CRISPR/Cas9 基因编辑 同源重组 人多能干细胞 Golden Gate组装

AAV纯化(AAV purification)指从生物样品中提取和净化腺相关病毒(Adeno-associated virus, AAV)的过程。AAV是一种广泛用于基因治疗的载体,因其低免疫原性和能够在非分裂细胞中长期表达基因的特性而受到青睐。AAV纯化的目的是获得高纯度、高滴度的病毒颗粒,以便用于临床研究和治疗

随着人类遗传数据的快速增长,我们有了前所未有的机会来理解、诊断和治疗各种疾病。尽管如此,解释特定遗传变异的功能意义仍然具有挑战性。CRISPR/Cas基因编辑技术的发展极大地简化了在细胞中引入精确遗传变异的过程,从而推动了功能性研究的进展。特别是,人类多能干细胞(包括人类胚胎干细胞和诱导性多能干细胞)作为模型系统的使用,使得在相关的人类细胞类型中探索遗传变异的影响成为可能。这对于模拟中枢神经系统相关疾病特别有价值,因为这些疾病如自闭症和精神分裂症等,往往与遗传因素密切相关,且研究需要在难以直接从患者获取的细胞类型如神经元和胶质细胞上进行


  • 通过结合使用CRISPR核糖核蛋白(RNP)和由腺相关病毒(AAV)载体提供的供体模板,提高了同源重组(HDR)的效率,适用于长、短片段编辑、插入和删除。

  • 采用Golden Gate克隆技术,实现了目标向量的一步式快速组装,简化了定制AAV供体质粒的生成过程。

  • 开发了快速的小规模AAV病毒颗粒的分离方法,使制备用于感染的病毒颗粒更为便捷。

—————文中代表性图—————

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图2. 实验流程图形概述(来自Bio-protocol期刊

图3. 通过结合Cas9核糖核蛋白(RNPs)和纯化的腺相关病毒(AAV)-DJ供体模板在人类多能干细胞(hPSCs)中实现高效的同源重组。(来自Bio-protocol期刊

图4.腺相关病毒(AAV)-DJ靶向载体的快速小规模生产允许高效的同源重组(来自Bio-protocol期刊
  • 疾病模型的构建
    利用高效的基因编辑方法,可以在人类多能干细胞中精确引入疾病相关的遗传变异,从而构建用于研究各种遗传性疾病(如神经退行性疾病和遗传性疾病)的细胞模型。
  • 药物筛选和毒理学研究
    ‍通过对特定基因进行编辑,可以生成特定的细胞表型,用于测试新药的效果和安全性,加速药物的开发和评估。
  • 基因治疗的研究
    开发出的基因编辑平台可以用于研究和优化基因治疗策略,特别是在精确修复遗传缺陷方面的应用。


这个方法的可重复性已经被本文作瑞典哥德堡大学(University of Gothenburg)Fredrik H. Sterky团队验证过,相关实验数据与结果发表在Nat Neurosci,DOI:10.1038/s41593-024-01592-9

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

de La Cruz, B. M., Mitra, S., He, B., Çelik, M., Kaminski, D., Smedler, E. and Sterky, F. H. (2024). Efficient Gene-Editing in Human Pluripotent Stem Cells Through Simplified Assembly of Adeno-Associated Viral (AAV) Donor Templates. Bio-protocol 14(21): e5097. DOI: 10.21769/BioProtoc.5097.

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