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宿兵研究組發現CRISPR-Cas9基因編輯系統在靈長類中不會導致明顯的脫靶效應
2019-12-06 來源:比較基因組學學科組 作者:
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    CRISPR-Cas9基因編輯系統已被廣泛應用于生物和醫學研究,研究人員正在嘗試利用這一系統進行人類疾病的基因治療。然而,CRISPR-Cas9系統在臨床前的安全性卻缺少全面的評估。之前有研究表明CRISPR-Cas9系統在小鼠中會造成大量脫靶突變。此外,對細胞系的研究發現Cas9編輯細胞的基因組目標區域存在大片段結構變異。然而這些研究結果由于實驗設計和數據分析方面的問題一直都有爭議。 

    猕猴(Macaca mulatta)作爲與人類進化關系最近的可進行遺傳操作的非人靈長類,在大腦發育以及腦結構上都與人類具有高度的相似性。因此,在猕猴疾病模型上探索Cas9基因編輯的脫靶效應對未來的臨床應用至關重要。爲了系統評估CRISPR-Cas9在靈長類基因編輯中的脫靶效應,中國科學院昆明動物研究所宿兵課題組、鄭萍課題組、昆明動物所靈長類中心以及中科院營養與健康研究所徐書華課題組合作,利用CRISPR-Cas9系統構建了小頭症基因-MCPH1敲除的猕猴模型。通過對多只基因敲除猴及其野生型父母本進行深度二代測序和分析,發現Cas9在靈長類基因組中並不會造成大量的新生突變。在Cas9編輯猴中僅發現少量的符合靈長類基因組自然突變率的新生突變,並且這些新生突變在基因組中隨機分布,沒有落在預測的潛在脫靶位置上。這些結果顯示這些新生突變不是Cas9造成的。此外,利用長片段測序技術PacBio),他們也對MCPH1基因的打靶區域進行了深度測序和分析,發現打靶區域並不存在大片段的結構變異。他們的研究結果表明CRISPR-Cas9基因編輯系統在靈長類中並不會造成明顯的脫靶效應,具有比較高的安全性。 

   該研究以Trio deep-sequencing does not reveal unexpected off-target and on-target mutations in Cas9-edited rhesus monkeys爲題,于2019124日在Nature Communications发表。中國科學院昆明動物研究所博士研究生罗鑫为論文第一作者,昆明动物所和耀喜副研究员、昆明动物所灵长类中心和协超、严兰珍以及中科院营养与健康研究所(马普计算生物学所)张超博士为論文共同第一作者。中科院昆明动物所宿兵研究员、郑萍研究员和中科院营养与健康研究所(马普计算生物学所)徐书华研究员为論文的共同通讯作者。该研究受到中科院战略先导专项、国家自然科学基金委重点项目以及中科院重点专项的资助。 

   網站鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-13481-y 

  

 


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