Genome Res：借助CRISPR技術(shù)構(gòu)建首個(gè)人類(lèi)完全單倍體細(xì)胞系
日期：2014-11-18 08:46:13
來(lái)自?shī)W地利的一個(gè)科學(xué)家小組構(gòu)建出了第一個(gè)人類(lèi)完全的單倍體細(xì)胞系——每個(gè)細(xì)胞均只包含23條染色體的單個(gè)副本。為了生成這些細(xì)胞，研究人員借助了稱(chēng)作為CRISPR/Cas9的基因編輯技術(shù)。他們的研究結(jié)果發(fā)布在11月4日的《基因組研究》（Genome Research）雜志上。
由于缺少第二基因拷貝大大簡(jiǎn)化了基因失活，人類(lèi)近單倍體細(xì)胞系成為了遺傳篩查和基因組工程的重要工具。然而，一直以來(lái)缺乏人類(lèi)完全單倍體細(xì)胞系，阻礙了對(duì)某些基因的遺傳操控。除15號(hào)染色體的一個(gè)30兆堿基（megabase）的雜合片段外，人類(lèi)近單倍體細(xì)胞系HAP1包含了所有染色體的單個(gè)副本。這一大的片段具有330個(gè)基因，被整合到了19號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上。
任職于維也納的一家生物技術(shù)公司Haplogen Genomics的Tilmann Burckstummer說(shuō)：“盡管我們的手邊擁有了這種近單倍體細(xì)胞系，但它包含的這一15號(hào)染色體大片段讓我們感到非常困擾。這一片段達(dá)到了最小染色體的一半大小，因此是一個(gè)相當(dāng)大的DNA片段。”
Burckstummer和同事們希望能夠除去這一添加在19號(hào)染色體中的DNA大片段，使得檢測(cè)15號(hào)染色體上的基因功能變得更加的容易。“利用二倍體細(xì)胞開(kāi)展研究，如果你在一個(gè)拷貝的基因中導(dǎo)入突變，它的效應(yīng)可以被另一個(gè)拷貝所掩蓋，”Burckstummer說(shuō)。
為了除去這一跨越330個(gè)基因，近3000萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)的遺傳物質(zhì)，研究人員轉(zhuǎn)而借助了CRISPR/Cas9技術(shù)。他們?cè)O(shè)計(jì)出了一些引物，使得Cas9內(nèi)切核酸酶靶向這一多余片段的任一末端，隨后篩查了生成的細(xì)胞系——大約400個(gè)不同的克隆，找到了正確刪除這一片段的細(xì)胞系。兩個(gè)克隆符合期望的最終產(chǎn)物：生成了沒(méi)有額外的15號(hào)染色體部分的完全單倍體細(xì)胞系。
Burckstummer說(shuō)：對(duì)于那些試圖闡明基因突變對(duì)于人類(lèi)細(xì)胞影響的遺傳學(xué)家們來(lái)說(shuō)，這些單倍體細(xì)胞將很有用處。但這并不只是這篇新論文的唯一收獲，它還提供了第一個(gè)例子將CRISPR/Cas9系統(tǒng)用于這樣大的DNA片段。它能夠起作用（即便只是在1%的細(xì)胞中），這一事實(shí)也意味著科學(xué)家們有可能能夠利用CRISPR/Cas9來(lái)重排或是刪除其他的DNA大片段。
“還沒(méi)有很多的論文顯示以這樣的效率來(lái)缺失大片段。令人欣慰的是，這些細(xì)胞各處均未發(fā)生突變。”盡管一些關(guān)于CRISPR/Cas9的初期研究發(fā)現(xiàn)了這一系統(tǒng)的許多脫靶效應(yīng)，近期的一些論文中卻較少發(fā)現(xiàn)這些有害的突變。
