影响基因组编辑技术在人类疾病的靶向治疗

描述

基因组编辑技术,基于人造或细菌核酸酶,直接针对开放的可能性和变化在几乎所有的真核细胞基因组序列。基因组编辑的角色增加了我们的理解能力遗传学疾病通过促进发展的更准确的细胞和动物模型病理过程和它已经开始显示非凡的承诺在一个广泛的领域,从基础研究到应用生物技术和生物医学研究。最近的进步发展的可编程的核酸酶,如锌指核酸酶(ZFNs)。

基因工程的发明(DNA或RNA修改)在1970年代开创了一个新时代的基因组编辑。基因组编辑方法,基于人造或细菌核酸酶,在过去的十年里迅速拥有先进的和已经开始显示惊人的适用性在各种各样的领域,涵盖从基础研究到应用生物技术和生物医学研究。2基因组编辑可以做到的在体外或在活的有机体内通过提供编辑机械原位,可以有力地添加、脱落和“修复”基因,以及其他具有高度针对性的基因修改。生产nuclease-induced双链断裂(双边带)导致了非常有效的刺激细胞DNA重组过程在哺乳动物细胞,从而导致目标DNA的变化。在几乎所有类型的细胞和有机体,nuclease-induced DNA双边带可以修复的两个基本机制。同源性定向修复(HDR)或异源End-Joining (NHEJ),导致目标集成或基因中断。从历史上看,同源重组(人力资源),它使用的同源基因DNA片段作为模板来实现目标,替换,或失活,已经选择的方法。然而,人力资源管理的有效性在哺乳动物细胞和动物模型已经被严格限制。目标核酸酶已被开发成另一种策略来增加HDR-mediated基因改造的功效时认识到双边带可能增加的发病率HDR众多数量级。HDR可以重建裂解使用外源DNA模板DNA同源打破网站一旦产生一个特定的双边带序列。通过直接将一个充分修复设计模板引入目标细胞,这一过程可能会被利用来创建完全改变。因此,突变修复或小说序列插入特定站点的方式发生。 NHEJ-mediated repair, on the other hand, is prone to mistakes because it results in the effective production of gene insertion or deletion (indels) of various lengths at the DSB site, eventually leading to gene inactivation. If indels exist in the coding sequence, frame shift mutations occur, resulting in mRNA degradation or the generation of non-functional truncated proteins via nonsense-mediated decay. Because there is no need for a repair matrix and the cell type has less impact on modification efficacy, this technology, and its applications are anticipated to be easier than HR-based methods (contrary to HR, NHEJ may be active all through the cell cycle). NHEJ can be used to inactivate a single or several genes in immortalized cell lines, but by causing loss-of-function mutations, it results in irreversible gene inactivation. The engineering of unique Zinc-Finger Nucleases (ZFNs) or mega nucleases has been the focus of study in the early stages of genome editing to induce the desired DSBs at specific DNA target sites. These nuclease systems necessitated specialized expertise to create artificial proteins made up of sequence-specific DNA-binding domains coupled to a nonspecific nuclease for target cleavage, giving researcher’s unparalleled access to genetic manipulation tools. Following that, the discovery of a new class of黄杆菌属okeanokoites(FokI)催化域细菌产生蛋白质被称为转录Activator-Like效应器(故事)开辟了新的途径进行精确基因组编辑。讲述可编程核酸酶有高频乳沟的DNA序列。建设一个复杂的分子克隆为每个小说DNA目标,以及成功目标细胞基因组筛选的有效性低,是转录的关键障碍Activator-Like效应核酸酶(取得)技术。定期聚集空间短回文重复(CRISPR)相关9 (Cas9)核酸酶,是由细菌适应性免疫防御系统,是一个强大的基因编辑工具。它已成为一个可行的替代ZFNs和取得诱导目标基因改变,因为它可以有效的程序编辑通过RNA-guided真核细胞的基因组DNA乳沟模块。多功能CRISPR / Cas9技术已迅速增加其使用修改基因表达,从基因组序列修理或更换表观基因和转录的修改,因为它最初介绍了哺乳动物细胞作为一种工具来编辑基因组。