Nat Genet：压制认知！科学家揭示CRISPR/Cas9切口全新连接机制，未来有望实现精准连接

近日，纳州大学伯克利分校的Jacob Corn设计团队在Cas9大块后的翻修必要上取得了颠覆概念化的重大突破。无线通讯总的来说，Corn设计团队这次解决情况了一个曾一度拖累科学研究的情况：用CRISPR-Cas9打通细胞核的DNA不久，细胞核到底是如何可选择用哪种形式修补碎裂的孔洞的？更关键的是，他们的这个辨认出有甚至可以让科学研究自此根据自己的需要，驱使细胞核的翻修形式，让细胞核DNA组DNA在被Cas9打通后，按照需要去翻修孔洞。正容发挥作用精细大块，精细修补。这对很多需要动手DNA翻修的遗传哮喘而言，无疑是个好消息。上周四，Corn设计团队的这一关键研究工作成果刊登在《自然遗传学》上。CRISPR-Cas9只是上帝的手术刀，翻修还是得靠细胞核长期以来，我们都扮相地把CRISPR-Cas9叫动手“上帝的手术刀”，而不把它叫动手“上帝的针线包”，主要是因为Cas9只负责精细的打通DNA，翻修的任务要交给细胞核自身。通时常情况下，CRISPR-Cas9打通DNA形成的核酸碎裂后，细胞核都会很快叫停紧急翻修必要。其之中最主要的两条是：非同义一端通到和同义重新组建。其之中非同义一端通到翻修必要被科学研究用的最多，比较稳定性也最高。它就是不管二十一，尽速把碎裂的DNA通到起来，持续DNA的比较稳定。这种翻修形式绝大部分情况下都会在大块位点产生随机插入或缺失，直接导致DNA功能夺去。只不过，对细胞核而言，损失一个DNA，比挂了称许好多了。这种翻修形式其实也是细胞核的最时少用翻修形式。鉴于这种翻修形式的特点，它被广泛用于DNA功能的研究工作。而同义重新组建翻修必要，则是在有同义小分子DNA脱氧核糖核酸的配合下，用一段合理的DNA脱氧核糖核酸替换原本错误的DNA脱氧核糖核酸。也就是我们时常说的：哪里坏了，换哪里。科学研究和内科医生治疗DNA变异导致的哮喘，依赖于的就是这种翻修形式。现有，同义重新组建翻修过程之中可用的外源DNA除此以外有两种：一种是核酸DNA，另一种是双螺旋DNA除此以外翻修（SSTR）。CRISPR/Cas9打通DNA不久的也许翻修必要不过，大量的研究工作表明，把核酸DNA作为除此以外翻修碎裂的DNA在绝大多数细胞核类型之中是相当极低效的。时常与较而言呢，以双螺旋DNA为翻修除此以外的SSTR方式也在人类文明细胞核之中或许很高效，所以可用的也比较多。虽然SSTR比较稳定性高，但是Corn设计团队在只不过相同的人类文明抗体核系之中动手研究工作还是辨认出有，SSTR的翻修比较稳定性还是有极大的关联，从只不过单方面的0%，到相当高效的30%。这其实暗示，SSTR到底能完成翻修与细胞核类型有一定的关联。再得出有结论一想呢，只不过相同细胞核类型的DNA强调高度实际上是时常与差极大的，确实某些多种不同的DNA翻修自营的打开或暂停，制约了SSTR翻修的比较稳定性呢？只不过相同除此以外的翻修过程如果我们能辨认出有制约SSTR翻修必要的时常与关DNA，那么在自此的临床应用之中，在研究工作其他部门赶紧去查查时常与关资料。很幸运，SSTR在人体之中翻修的必要还追述。如果能解决情况这个拖累着很多科学研究的情况，那么Corn设计团队称许很伤心。此处应该再次出有现斯托帕德那句话：“再一次一无所知，从头开始……这让我很伤心。”聪明的研究方法Corn设计团队的研究工作其他部门到底有多伤心我是不了办法告诉了。不过，当我看到他们解决情况情况的思路时，我何止是很伤心，简直是很激动，以至于饮用了5足球赛浓茶也不了手无寸铁的早间睡意，瞬间消散。他们首先动手了一个假设：既然是DNA碎裂的翻修出有现了不比较稳定的情况，那情况应该就处在细胞核内跟DNA翻修有关的DNA上；如果在调控那些翻修DNA强调的同时，叫停时积极参与CRISPR-Cas9的剪切，和打通后的SSTR翻修，不就可以通过二者两者之间的时常与互作用寻找制约SSTR的关键DNA了吗！于是，研究工作其他部门首先寻找了2000多个跟DNA翻修有关的DNA。然后动手了一个相当聪敏的设计。他们创造性的可用了CRISPRiDNA只不过技术、CRISPR-Cas9DNA首先，他们给所有的细胞核纳了个白色红光DNA，让这些细胞核发光盘。所有的细胞核都蓝莹莹的，容好看~然后，给这些细胞核分别密封用来只不过翻修时常与关DNA的CRISPRiDNA只不过系统都会。每个细胞核只不过扔掉一个翻修时常与关DNA，在一个有数百万个细胞核的群体之中，就产生了2000个DNA分别被只不过扔掉的细胞核库。建库过程紧接着，研究工作其他部门就要对那个白色红光蛋白质DNA发觉了。他们把靶向大块白色红光蛋白质DNA的CRISPR-Cas9卸下里都会暴发什么，你们称许能想到把，还需要我说吗~忍不住了，我还是说下吧。期望现状下（我们只说期望现状下），下面的细胞核库紫色都会暴发如下变异。有些还是白色，意味着DNA研究工作其他部门用流式细胞核星象按照紫色，给所有的细胞核分分成三拨：有6.8%的细胞核还保持这白色，有67.5%的细胞核不显色了，22.8%的细胞核变成了绿色。纳起来是97.1%，还有2.9%的细胞核怎么了？这些细胞核出有现了期望现状正因如此的情况，我们就不管它们了。未被推崇的“运输指示灯”有了下面的细胞核。卸下来的事就好办了，用二代测序技术，研究研究这三个细胞核群体之中gRNA的高度变异，就可以告诉哪些DNA都会制约SSTR的比较稳定性了。这一研究不要紧，研究工作其他部门辨认出有之前认为与SSTR翻修有关的DNA翻修DNA，其实与SSTR父子关系相当大。让研究工作其他部门意外的是，那些处在范科尼疾病（Fanconi anemia；FA）的自营上的DNA，与SSTR父子关系密切。范科尼疾病是瑞士儿科内科医生Guido Fanconi在1927年首次另据的，它是一种少见的时常等位基因隐性性哮喘IBD%E8%AF%8A%E6%B2%BB%E8%BF%87%E7%A8%8B%E4%B8%AD%E7%9A%84%E8%AF%84%E4%BC%B0-Part%202">血液系统都会哮喘。1992年另据了4个也许与FA时常与关的DNA，到现在仍未鉴定出有了20多个与FA的发病有关的DNA变异。FA自营涉及超多蛋白质长期以来，研究工作其他部门认为，FA自营上的DNA编码的蛋白质与识别和翻修DNA组之中的链间降解（ICL）有关。深信它与CRISPR-Cas9导致的DNA核酸碎裂翻修有关。这个辨认出有，被研究工作其他部门视为至宝。为了进一步证实FADNA翻修自营上的蛋白质与SSTR翻修方式也比较稳定性两者之间的父子关系。研究工作其他部门用CRISPRi分别比较稳定地一声极低了FA路径之中的FANCA，FANCD2，FANCE，FANCF，FANCL，HELQ，UBE2T，USP1和WDR48。辨认出有SSTR翻修方式也比较稳定性显着下降。如果在一声极低的同时，用cDNA在细胞核内比较稳定地强调那个一声极低的蛋白质，让它们的强调完全恢复到野生的高度。研究工作其他部门辨认出有，SSTR翻修方式也比较稳定性大大提高8倍，上升到正时常高度。这些研究工作表明，FA自营之中的许多DNA对SSTR翻修方式也是需要的。更有意思的是，研究工作其他部门还辨认出有FA自营只制约SSTR，它不都会促进非同义一端通到。总体来说，在DNA被打通不久，细胞核翻修DNA的首选形式是非同义一端通到，这也是为什么这种翻修形式长期比例最高。FA自营就是个运输指示灯而FA自营更像个“运输指示灯”：在FA自营不热衷的时候，所有的车都朝一个斜向（非同义一端通到）开；但如果FA自营很热衷，那么它就要指挥其之中一部分车往另一个斜向（SSTR）走回。原来是这样！用论文第一新作“治疗镰状细胞核疾病，尝试的机都会与用合理的DNA替代突变的DNA比较稳定性密切关系，”Richardson这么评价自己的研究工作，“如果你从病患者那里获得了100万个细胞核，30%-40%的替换率称许比10%的好多了。”现在其实，Richardson的愿望容的有也许发挥作用了。到时，科学研究可以通过研究细胞核DNA的强调高度，提前预知一类细胞核到底适合SSTR。如果这类细胞核SSTR比较稳定性极低，甚至可以考虑临时激活FA自营。只不过，科学研究动手到了Cas9大块后的这层翻修必要，未来给病患者换个DNA啥的，那简直是比较稳定性高多了。原始出有处：Richardson C D, Kazane K R, Feng S J, et al. CRISPR–Cas9 genome editing in human cells occurs via the Fanconi anemia pathway[J]. Nature Genetics, 2018: 1.