Cas9

Cas9 ( C RISPR  as sociated protein 9 , CRISPR-associated protein) je RNA - řízená endonukleáza spojená s adaptivním imunitním systémem CRISPR ( Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats ) u řady bakterií, zejména Streptococcus pyogenes . S. pyogenes používá Cas9 k ukládání [1] , následné kontrole a řezání cizí DNA [2] , jako je bakteriofágová nebo plazmidová DNA .  

Cas9 provádí ověření odvinutím cizí DNA a určením její komplementarity s mezerníkem s dvaceti páry bází kontrolní RNA . Pokud je substrát komplementární k vodící RNA, Cas9 štěpí cizí DNA. V tomto smyslu má mechanismus CRISPR-Cas9 řadu paralel s mechanismem RNA interference (RNAi) u eukaryot. Bezpečnost praktické aplikace této metody je dána mimo jiné tím, zda je požadovaná sekvence dvaceti párů bází v modifikované DNA jedinečná.

Využití Cas9 v genetickém inženýrství

Protein Cas9 se kromě své původní funkce v bakteriální imunitě aktivně využívá k vytváření bodových zlomů v dvoušroubovici DNA, takové zlomy mohou vést k inaktivaci genu nebo k vytvoření heterologních genů spojením nehomologních konců a odpovídající homologní rekombinací . Společně s proteiny ZFN a TALEN se Cas9 stává významným nástrojem pro úpravu genomu. [3]

Jedním z prvních, kdo prokázal naprogramované štěpení DNA proteinem Cas9, byl litevský biochemik Virginijus Šikšnis , ale jeho práce nebyla 18. dubna 2012 přijata k posouzení Cell Reports O měsíc později ji předložil PNAS , kde trvalo několik měsíců, než ji zhodnotil a zveřejnil [4] . Mezitím americká biochemička Jennifer Dowdna a francouzský mikrobiolog Emmanuel Charpentier publikovali svůj článek v recenzovaném vědeckém časopise Science , kde byl recenzován a přijat do dvou týdnů [4] .

Emmanuelle Charpentier a Jennifer Dowdna obdržely Nobelovu cenu za chemii za rok 2020 za vytvoření nových technologií, které umožňují CRISPR-Cas9 upravovat genom . [5]

Je překvapivé, že díky patentovým omezením není editační technologie Cas9 dostupná vědcům po celém světě, ale pouze držitelům patentů, což je překážkou pokroku vědy, vývoje léků pro lidi žijící s vážnými nemocemi [6] .

Do roku 2012 Cas9 získal popularitu, protože může štěpit téměř jakoukoli nukleotidovou sekvenci, která je komplementární ke kontrolní RNA [2] . Vzhledem k tomu, že selektivita Cas9 je důsledkem komplementarity kontrolní RNA a DNA, a nikoli modifikací samotného proteinu (na rozdíl od případů TALEN a ZFN), je možná produkce specifických Cas9 pro nové cíle DNA [7 ] . Varianty Cas9, které vážou DNA, ale neštěpí ji (dCas9), mohou být použity k dodání aktivátorů nebo represorů transkripce do specifických sekvencí DNA k regulaci aktivace a represe transkripce [8] [9] . Přestože nativní Cas9 vyžaduje, aby byla vodicí RNA složena ze dvou zásadně odlišných RNA, CRISPR RNA (crRNA) a trans-aktivační RNA (tracrRNA) [2] , zacílení Cas9 bylo zjednodušeno produkcí jediné chimérické vodicí RNA. Předpokládá se, že Cas9 lze použít ke změně genomu celých populací organismů [10] . V roce 2015 byl pomocí Cas9 poprvé modifikován genom lidského embrya [11] . Byla vyvinuta technologie imunogenomického inženýrství hybridomů , která umožňuje rychle přeprogramovat specificitu jejich protilátek pomocí Cas9 [12] .

Byla vytvořena technologie, která umožňuje upravovat jednotlivá „písmena“ DNA a RNA bez přerušení řetězce DNA, ale přeměnou jedné nukleotidové báze na jinou [13] , což umožní léčit vrozená onemocnění způsobená bodovými mutacemi . [14] [15] [16]

Pomocí cytidin - deamináz nebo adenosin - deamináz napojených na dCas9 můžete vypnout expresi (zavedením předčasných stop kodonů [17] ) nebo změnit sestřih nezbytný pro syntézu určitých proteinů [18] [19]

Byla vytvořena technologie MAGESTIC (multiplexovaná přesná úprava genomu s krátkými, sledovatelnými, integrovanými buněčnými čárovými kódy), která nejen štěpí DNA, ale také dodává část DNA potřebnou pro přesnou náhradu do místa zlomu (pomocí hybridního proteinu vázajícího DNA LexA -Fkh1p), což zlepšuje přesnost a efektivitu úprav [20] [21] . Dalším nástrojem pro cílenou inzerci DNA může být CRISPR-associated transposase CAST (CRISPR-associated transposase) ze sinice Scytonema hofmanni . ShCAST katalyzuje transpozici DNA řízenou RNA jednosměrnou inzercí segmentů DNA o délce 60–66 bp downstream od protospaceru [22] .

Použití dCas9

Kombinací inaktivované molekuly dCas9, která váže DNA, ale neštěpí ji, s FokI nukleázou je možné získat nukleázy a restrikční enzymy pro vysoce selektivní štěpení DNA [23] [24] [25] . Byla také vyvinuta metoda pro selektivní epigenetické přeprogramování genové aktivity pomocí inaktivované molekuly dCas9 navázané na enzym, který provádí demetylaci DNA [26] . Navíc takové přeprogramování epigenomu lze provést i in vivo [27] [28] . Později se ukázalo, že pokud je kontrolní RNA zkrácena na 14–15 nukleotidů, pak molekula Cas9 ztrácí schopnost štěpit DNA [29] [30] . Pomocí této vlastnosti bylo možné vytvořit systém pro selektivní aktivaci určitých genů in vivo a otestovat jeho účinnost léčbou myší s modelovanými onemocněními [31] . Tato metoda má pouze jeden problém: normálně je systém CRISPR načten do neškodného viru zvaného adeno-asociovaný virus (AAV) , který systém přivede do buňky. Ale celý protein, který se skládá z dCas9 a vodící RNA, je příliš velký na to, aby se vešel do jediného AAV. Aby se tento problém vyhnul, vědci nahráli dCas9 do jednoho viru a kontrolní RNA do jiného [31] . Transgenní myší linie byly vytvořeny pro řízenou genovou regulaci in vivo úpravou epigenomu pomocí systémů dCas9p300 a dCas9KRAB. Tyto myší kmeny jsou užitečnými nástroji pro manipulaci genové exprese in vivo s různými vodícími RNA. [32]

Pro zvýšení účinnosti molekuly dCas9 může repetitivní polypeptidová řada repetitivních antigenů , nazývaná SunTag, přitahovat více kopií protilátek spojených s epigenetickým editačním enzymem nebo s fluorescenčním nosičem značky . [34] [33]

Další aplikací dCas9 je programovaná modifikace aminokyselin v chromatinových proteinech . Například umělá histon - proteinkináza dCas9-dMSK1 umožňuje hyperfosforylaci serinu 28 v histonu H3 (H3S28ph), který hraje roli „start button“ při selektivní aktivaci promotorů , a tím zvyšuje expresi vybraných genů . [35] [36]

Nové způsoby doručení Cas9 do buňky

Hlavní požadavky na dodávací systém Cas9, kromě vysoké účinnosti podávání, jsou: (1) konstrukt syntetizující Cas9 by neměl být integrován do buněčného genomu a neměl by být trvale v buňce, aby nezasahoval do buňky a nevyvolává imunitní reakce; (2) dodávací vehikulum musí být schopné pojmout dostatečně velký enzym Cas9 nebo mRNA, která jej kóduje, stejně jako jednu nebo více vodících RNA; (3) musí být vhodný pro injekční použití; (4) takový nástroj spolu s Cas9 a vodícími RNA by měl být dostatečně snadno reprodukovatelný pro velkovýrobu léku pro boj s běžnými nemocemi. Na rozdíl od virových transportních systémů tato kritéria splňují lipidové nanočástice. [37] [38] Byl například vytvořen biodegradabilní transportní systém Cas9 s lipidovou nanočásticí, který umožnil dosáhnout in vivo více než 97% inhibice hladiny jednoho z proteinů krevního séra po jediné injekci. Navíc takové jednorázové podání, navzdory dočasné povaze aplikačního systému a komponentů editačního systému, vedlo k dlouhodobé inhibici trvající 12 měsíců [39] . Extracelulární vezikuly se také používají k dodání [40]

Nicméně vývoj virových částic pro dodávání Cas9 a sgRNA pokračuje . Jedním takovým vývojem je NanoMEDIC (extracelulární vesikuly odvozené od nanomembrány pro doručování makromolekulárního nákladu) [41] NanoMEDIC účinně vyvolal editaci genomu v různých typech lidských buněk, jako jsou T buňky, monocyty, iPSC a myogenní buňky.

Kompaktnější Cas proteiny se snadněji transportují do buněk pro editaci genomu, protože mohou být zabaleny do menších transportních prostředků, jako je deaktivovaný adeno-asociovaný virus (AAV). Jako takové kompaktní proteiny lze použít varianty Cas nalezené v bakteriofágách , například CRISPR-CasΦ, který má poloviční molekulovou hmotnost ve srovnání s Cas9 [42] nebo geneticky upravený CasMINI, který se i přes svou malou velikost ukázal být stejně účinný na savčí buňky jako obyčejný Cas a zároveň lépe proniká do buněk [43]

Modifikace Cas9

Modifikace Cas9 jeho fúzí s chromatin modulujícími peptidy odvozenými od HMGN1 a HMGB1 vysoce pohyblivých proteinů , histon H1 a komplexy remodelace chromatinu několikanásobně zvyšuje jeho aktivitu, zejména ve vztahu k refrakterním oblastem chromatinu. Tato fúzní strategie, nazývaná CRISPR-chrom, může být použita ke zlepšení účinnosti nukleáz Cas9 při modifikaci genomu [44] .

CRISPR/Cas9 primer editace

Editace primeru dCas9-RT - tato metoda využívá nukleázu Cas9 (upravenou tak, aby dokázala vytvořit zlom pouze v jednom řetězci DNA) spojenou s reverzní transkriptázou (RT) a místo obvyklé vodící RNA tzv. pegRNA ( prime editační guid) se používá RNA - s průvodcem editace primeru RNA). Tato metoda je podle autorů přesnější a všestrannější než všechny dosud vyvinuté alternativy CRISPR [45] [47] [48] [46] .

Použití dCas9 k vizualizaci genomových sekvencí in situ

Vědci vyvinuli novou molekulární zobrazovací techniku ​​pomocí RNA-cílené endonukleázy CRISPR/dCas9 spojené se značkou. Technologie umožnila označit vybrané genomové sekvence v jádrech a chromozomech in situ. Metoda se jmenuje RGEN-ISL. Na rozdíl od klasické fluorescenční in situ hybridizace nevyžaduje RGEN-ISL denaturaci DNA, a proto poskytuje lepší zachování struktury chromatinu [49] . Podobnou funkci plní genetický nástroj zvaný CRISPR-HOT (CRISPR–Cas9-mediated homology-independent organoid transgenesis) pro barevné značení určitých genů v lidských organelách [50] [51] [52] .

Viz také

Odkazy

  1. ↑ Heler R. , Samai P. , Modell JW , Weiner C. , Goldberg GW , Bikard D. , Marraffini LA Cas9 specifikuje funkční virové cíle během adaptace CRISPR-Cas.  (anglicky)  // Nature. - 2015. - Sv. 519, č.p. 7542 . - S. 199-202. - doi : 10.1038/příroda14245 . — PMID 25707807 .
  2. ↑ 1 2 3 Jinek M. , Chylinski K. , Fonfara I. , Hauer M. , Doudna JA , Charpentier E. Programmable Dual-RNA-Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity  // Science. - 2012. - 28. června ( roč. 337 , č. 6096 ). - S. 816-821 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.1225829 .
  3. ↑ Carlaw, TM, Zhang, LH a Ross, CJ (2020). CRISPR/Cas9 Editing: Spalovací diskuse o bezpečnosti ve světle potřeby nové terapie. Human Gene Therapy, 31(15-16), 794-807. doi : 10.1089/hum.2020.111
  4. ↑ 1 2 Guglielmi, G. (2018). Milionová cena Kavli oceňuje vědce získaného na CRISPR Archivováno 15. června 2021 na Wayback Machine . Nature, 558 (7708), 17-19. doi : 10.1038/d41586-018-05308-5
  5. ↑ Vědecké pozadí Nobelovy ceny za chemii 2020 NÁSTROJ PRO ÚPRAVU GENOMU . Získáno 12. října 2020. Archivováno z originálu dne 24. června 2021.
  6. ↑ Wetsman N. (2022). UC Berkeley prohrála patentový případ CRISPR. Je to rána pro univerzitu a biotechnologické společnosti, které uzavřely partnerství s Archived 2. března 2022 na Wayback Machine . The Verge.
  7. ↑ Mali Prashant, Esvelt Kevin M, Church George M. Cas9 jako všestranný nástroj pro inženýrskou biologii // Nature Methods. - 2013. - Sv. 10. - S. 957-963. — ISSN 1548-7091 . - doi : 10.1038/nmeth.2649 .
  8. ↑ Mali Prashant , Aach John , Stranges P Benjamin , Esvelt Kevin M , Moosburner Mark , Kosuri Sriram , Yang Luhan , Church George M. Transkripční aktivátory CAS9 pro screening cílové specificity a párové nickasy pro kooperativní genomové inženýrství  // Nature Biotechnology. - 2013. - 1. srpna ( roč. 31 , č. 9 ). - S. 833-838 . — ISSN 1087-0156 . - doi : 10.1038/nbt.2675 .
  9. ↑ Gilbert Luke A. , Larson Matthew H. , Morsut Leonardo , Liu Zairan , Brar Gloria A. , Torres Sandra E. , Stern-Ginossar Noam , Brandman Onn , Whitehead Evan H. , Doudna Jennifer A. , Lim Wendell A. , Weissman Jonathan S. , Qi Lei S. CRISPR-mediated Modular RNA-Guided Regulation of Transscription in Eukaryotes  // Cell. - 2013. - Červenec ( roč. 154 , č. 2 ). - S. 442-451 . — ISSN 0092-8674 . - doi : 10.1016/j.cell.2013.06.044 . — PMID 23849981 .
  10. ↑ Esvelt Kevin M , Smidler Andrea L , Catteruccia Flaminia , Church George M. O RNA-řízených genových pohonech pro změnu divokých populací  // eLife. - 2014. - 17. července ( vol. 3 ). — ISSN 2050-084X . - doi : 10.7554/eLife.03401 .
  11. ↑ Cyranoski David , Reardon Sara. Čínští vědci geneticky modifikují lidská embrya  // Příroda. - 2015. - 22. dubna. — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/příroda.2015.17378 .
  12. ↑ Pogson M. , Parola C. , Kelton WJ , Heuberger P. , Reddy ST Imunogenomické inženýrství hybridomové platformy plug-and-(dis)play.  (anglicky)  // Nature communications. - 2016. - Sv. 7. - S. 12535. - doi : 10.1038/ncomms12535 . — PMID 27531490 .
  13. ↑ Komor AC , Kim YB , Packer MS , Zuris JA , Liu DR Programovatelná editace cílové báze v genomové DNA bez štěpení dvouvláknové DNA.  (anglicky)  // Nature. - 2016. - doi : 10.1038/příroda17946 . — PMID 27096365 .
  14. ↑ Gaudelli, NM, Komor, AC, Rees, HA, Packer, MS, Badran, AH, Bryson, DI, & Liu, DR (2017). Programovatelné úpravy bází A• T až G• C v genomové DNA bez štěpení DNA. Nature, 551 (7681), 464-471. doi : 10.1038/nature24644 PMC 5726555 PMID 29160308
  15. ↑ Xie, J., Huang, X., Wang, X., Gou, S., Liang, Y., Chen, F., ... & Jin, Q. (2020). ACBE, nový základní editor pro simultánní substituce C-to-T a A-to-G v savčích systémech. BMC biologie, 18(1), 1-14. doi : 10.1186/s12915-020-00866-5 PMC 7510086 PMID 32967664
  16. ↑ Liu, Z., Chen, S., Shan, H., Jia, Y., Chen, M., Song, Y., ... & Li, Z. (2020). Přesná editace báze s CC kontextovou specifičností pomocí umělých lidských APOBEC3G-nCas9 fúzí. BMC biologie, 18(1), 111 doi : 10.1186/s12915-020-00849-6 PMC 7461344 PMID 32867757
  17. ↑ Billon, P., Bryant, EE, Joseph, SA, Nambiar, TS, Hayward, SB, Rothstein, R., & Ciccia, A. (2017). Editace bází zprostředkovaná CRISPR umožňuje účinné narušení eukaryotických genů prostřednictvím indukce STOP kodonů. Molecular cell, 67(6), 1068-1079. doi : 10.1016/j.molcel.2017.08.008 PMC 5610906 PMID 28890334
  18. ↑ Kluesner, MG, Lahr, WS, Lonetree, CL, Smeester, BA, Claudio-Vázquez, PN, Pitzen, SP, ... & Webber, BR (2020). Editace cytidinových a adenosinových bází CRISPR-Cas9 v místech sestřihu zprostředkovává vysoce účinné narušení proteinů v primárních buňkách. bioRxiv. doi : 10.1101/2020.04.16.045336
  19. ↑ Levy, JM, Yeh, WH, Pendse, N., Davis, JR, Hennessey, E., Butcher, R., ... & Liu, DR (2020). Editace cytosinové a adeninové báze mozku, jater, sítnice, srdce a kosterního svalu myší prostřednictvím adeno-asociovaných virů. Nature Biomedical Engineering, 4(1), 97-110. doi : 10.1038/s41551-019-0501-5 PMC 6980783 PMID 31937940
  20. ↑ Roy KR , Smith JD , Vonesch SC , Lin G. , Tu CS , Lederer AR , Chu A. , Suresh S. , Nguyen M. , Horecka J. , Tripathi A. , Burnett WT , Morgan MA , Schulz J. . Orsley KM , Wei W. , Aiyar RS , Davis RW , Bankaitis VA , Haber JE , Salit ML , St Onge RP , Steinmetz LM Multiplexovaná precizní editace genomu se sledovatelnými genomickými čárovými kódy v kvasinkách.  (anglicky)  // Nature Biotechnology. - 2018. - Červenec ( roč. 36 , č. 6 ). - S. 512-520 . - doi : 10.1038/nbt.4137 . — PMID 29734294 .
  21. ↑ Převedení CRISPR z ořezových nůžek do textového editoru. Nová platforma transformuje genový editor na přesný nástroj . Staženo 9. 5. 2018. Archivováno z originálu 10. 4. 2019.
  22. ↑ Strecker J., Ladha A., Gardner Z., et al., (2019). Inzerce DNA řízená RNA s transpozázami spojenými s CRISPR. Science, eaax9181 doi : 10.1126/science.aax9181
  23. ↑ Tsai S. Q., Wyvekens N., Khayter C., Foden J. A., Thapar V., Reyon D., Goodwin M. J., Aryee M. J., Joung J. K. Dimeric CRISPR  RNA-guided FokI nucleases for vysoce specifickou editaci genomu  // Nature Biotechnology. - 2014. - Sv. 32, č. 6. - S. 569-576. - doi : 10.1038/nbt.2908 . — PMID 24770325 .
  24. ↑ Guilinger JP , Thompson DB , Liu DR Fúze katalyticky neaktivní nukleázy Cas9 na FokI zlepšuje specificitu modifikace genomu.  (anglicky)  // Přírodní biotechnologie. - 2014. - Sv. 32, č. 6 . - S. 577-582. - doi : 10.1038/nbt.2909 . — PMID 24770324 .
  25. ↑ Wyvekens N. , Topkar VV , Khayter C. , Joung JK , Tsai SQ Dimerické CRISPR RNA-řízené FokI-dCas9 nukleázy řízené zkrácenými gRNA pro vysoce specifické úpravy genomu.  (anglicky)  // Lidská genová terapie. - 2015. - Sv. 26, č. 7 . - S. 425-431. - doi : 10.1089/hum.2015.084 . — PMID 26068112 .
  26. ↑ Xu X. , Tao Y. , Gao X. , Zhang L. , Li X. , Zou W. , Ruan K. , Wang F. , Xu GL , Hu R. Přístup založený na CRISPR pro cílenou demetylaci DNA.  (anglicky)  // Objev buněk. - 2016. - Sv. 2. - S. 16009. - doi : 10.1038/celldisc.2016.9 . — PMID 27462456 .
  27. ↑ Morita S. , Noguchi H. , Horii T. , Nakabayashi K. , Kimura M. , Okamura K. , Sakai A. , Nakashima H. ​​​​, Hata K. , Nakashima K. , Hatada I. Cílená demetylace DNA v vivo s použitím dCas9-peptidové repetice a fúzí katalytické domény scFv-TET1.  (anglicky)  // Přírodní biotechnologie. - 2016. - doi : 10.1038/nbt.3658 . — PMID 27571369 .
  28. ↑ Xu, X.; Hulshoff, MS; Tan, X.; Zeisberg, M.; Zeisberg, EM CRISPR/Cas Deriváty jako nové nástroje modulace genů: možnosti a aplikace in vivo. Int. J. Mol. sci. 2020, 21(9), 3038; https://doi.org/10.3390/ijms21093038
  29. ↑ Dahlman JE , Abudayyeh OO , Joung J. , Gootenberg JS , Zhang F. , Konermann S. Knokaut a aktivace ortogonálního genu katalyticky aktivní nukleázou Cas9.  (anglicky)  // Nature Biotechnology. - 2015. - Listopad ( roč. 33 , č. 11 ). - S. 1159-1161 . - doi : 10.1038/nbt.3390 . — PMID 26436575 .
  30. ↑ Kiani S. , Chavez A. , Tuttle M. , Hall RN , Chari R. , Ter-Ovanesyan D. , Qian J. , Pruitt BW , Beal J. , Vora S. , Buchthal J. , Kowal EJ , Ebrahimkhani MR , Collins JJ , Weiss R. , Church G. Cas9 gRNA inženýrství pro editaci, aktivaci a represi genomu.  (anglicky)  // Nature Methods. - 2015. - Listopad ( roč. 12 , č. 11 ). - S. 1051-1054 . - doi : 10.1038/nmeth.3580 . — PMID 26344044 .
  31. ↑ 1 2 Liao HK , Hatanaka F. , Araoka T. , Reddy P. , Wu MZ , Sui Y. , Yamauchi T. , Sakurai M. , O'Keefe DD , Núñez-Delicado E. , Guillen JM. , Campistol P. , Wu CJ , Lu LF , Esteban ČR , Izpisua Belmonte JC Aktivace cílových genů in vivo prostřednictvím transepigenetické modulace zprostředkované CRISPR/Cas9.  (anglicky)  // Cell. - 2017. - 14. prosince ( roč. 171 , č. 7 ). - S. 1495-1507 . - doi : 10.1016/j.cell.2017.10.025 . — PMID 29224783 .
  32. ↑ Gemberling, M., Siklenka, K., Rodriguez, E., Eisinger, K., Barrera, A., Liu, F., ... & Gersbach, C. (2021). Transgenní myši pro in vivo editaci epigenomu pomocí systémů založených na CRISPR. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2021.03.08.434430
  33. ↑ 1 2 Morita, S., Horii, T., Kimura, M., & Hatada, I. (2020). Synergická upregulace cílových genů pomocí TET1 a VP64 na platformě dCas9–SunTag. Mezinárodní časopis molekulárních věd, 21(5), 1574. doi : 10.3390/ijms21051574 PMC 7084704 PMID 32106616
  34. ↑ Tanenbaum, ME, Gilbert, LA, Qi, LS, Weissman, JS, & Vale, RD (2014). Systém značení proteinů pro amplifikaci signálu při genové expresi a fluorescenčním zobrazování. Cell, 159(3), 635-646. doi : 10.1016/j.cell.2014.09.039 PMC 4252608 PMID 25307933
  35. ↑ Li, J., Mahata, B., Escobar, M. et al. (2021). Programovatelná fosforylace lidských histonů a aktivace genů pomocí chromatin kinázy na bázi CRISPR/Cas9. Nat Commun 12, 896, https://doi.org/10.1038/s41467-021-21188-2
  36. ↑ Nová technologie CRISPR se zaměřuje na složitý kód lidského genomu. Programovatelná kináza na bázi CRISPR/Cas9 nabízí pohled na regulační histonové proteiny a kontrolu nad nimi. Archivováno 12. února 2021 na Wayback Machine . ScienceDaily, 9. února 2021
  37. ↑ Wang, M., Zuris, JA, Meng, F., Rees, H., Sun, S., Deng, P., ... & Xu, Q. (2016). Efektivní dodání proteinů upravujících genom pomocí bioredukovatelných lipidových nanočástic. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(11), 2868-2873.
  38. ↑ Qiu, M., Glass, Z., Chen, J., Haas, M., Jin, X., Zhao, X., ... & Xu, Q. (2021). Kódové dodání Cas9 mRNA a single-guide RNA zprostředkované lipidovými nanočásticemi dosahuje jaterně specifické in vivo editace genomu Angptl3. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(10). PMID 33649229 doi : 10.1073/pnas.2020401118
  39. ↑ Finn JD , Smith AR , Patel MC , Shaw L. , Youniss MR , van Heteren J. , Dirtine T. , Ciullo C. , Lescarbeau R. , Seitzer J. , Shah RR , Shah A. , Ling D. , Growe J. , Pink M. , Rohde E. , Wood KM , Salomon WE , Harrington WF , Dombrowski C. , Strapps WR , Chang Y. , Morrissey DV Jednorázové podání lipidových nanočástic CRISPR/Cas9 dosahuje robustní a perzistentní úpravy genomu in vivo .  (anglicky)  // Cell Reports. - 2018. - 27. února ( roč. 22 , č. 9 ). - str. 2227-2235 . - doi : 10.1016/j.celrep.2018.02.014 . — PMID 29490262 .
  40. ↑ Horodecká, K., & Düchler, M. (2021). CRISPR/Cas9: Princip, aplikace a dodávání prostřednictvím extracelulárních vezikul. International Journal of Molecular Sciences, 22(11), 6072. PMID 34199901 PMC 8200053 doi : 10.3390/ijms22116072
  41. ↑ Gee, P., Lung, MS, Okuzaki, Y., Sasakawa, N., Iguchi, T., Makita, Y., ... & Wang, XH (2020). Extracelulární nanovezikuly pro balení proteinu CRISPR-Cas9 a sgRNA pro indukci terapeutického přeskočení exonu. Nature Communications, 11(1), 1-18. PMC 7070030 PMID 32170079 doi : 10.1038/s41467-020-14957-y
  42. ↑ Pausch P., Al-Shayeb1 B., Bisom-Rapp E, et al. (2020). CRISPR-CasΦ z obrovských fágů je hyperkompaktní editor genomu. Věda. 369(6501), 333-337 doi : 10.1126/science.abb1400
  43. ↑ Xiaoshu Xu, Augustine Chemparathy, Leiping Zeng, Hannah R. Kempton, Stephen Shang, Muneaki Nakamura, Lei S. Qi, (2021). Vytvořený miniaturní systém CRISPR-Cas pro regulaci a úpravu savčího genomu, Molecular Cell, https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.08.008 .
  44. ↑ Ding X. , Seebeck T. , Feng Y. , Jiang Y. , Davis GD , Chen F. Zlepšení efektivity úpravy genomu CRISPR-Cas9 pomocí fúze s peptidy modulujícími chromatin.  (anglicky)  // The CRISPR Journal. - 2019. - únor ( vol. 2 ). - str. 51-63 . doi : 10.1089 / crispr.2018.0036 . — PMID 31021236 .
  45. ↑ 1 2 Anzalone, AV, Randolph, PB, Davis, JR, Sousa, AA, Koblan, LW, Levy, JM, ... & Liu, DR (2019). Hledejte a nahraďte úpravy genomu bez dvouřetězcových zlomů nebo dárcovské DNA. Příroda, 1-1. doi : 10.1038/s41586-019-1711-4
  46. ↑ 1 2 Geurts, MH, de Poel, E., Pleguezuelos-Manzano, C., Oka, R., Carrillo, L., Andersson-Rolf, A., ... & Clevers, H. (2021). Hodnocení primární úpravy založené na CRISPR pro modelování rakoviny a opravu CFTR v organoidech. Aliance biologických věd, 4(10). PMID 34373320 doi : 10.26508/LSA.202000940
  47. ↑ Ledford, H. (2019). Super přesný nový nástroj CRISPR by si mohl poradit s množstvím genetických chorob. Nature, 574(7779), 464-465 doi : 10.1038/d41586-019-03164-5
  48. ↑ Nová metoda „Prime Editing“ vytváří pouze jednovláknové řezy DNA Archivováno 23. října 2019 na Wayback Machine . Vědec
  49. ↑ Ishii T. , Schubert V. , Khosravi S. , Dreissig S. , Metje-Sprink J. , Sprink T. , Fuchs J. , Meister A. , ​​Houben A. RNA-guided endonuclease - in situ labeling (RGEN-ISL ): rychlá metoda založená na CRISPR/Cas9 pro značení genomových sekvencí u různých druhů.  (anglicky)  // The New Phytologist. - 2019. - Květen ( roč. 222 , č. 3 ). - S. 1652-1661 . - doi : 10.1111/nph.15720 . — PMID 30847946 .
  50. ↑ Artegiani, B., Hendriks, D., Beumer, J. et al. (2020). Rychlé a efektivní generování knock-in lidských organoidů pomocí přesných úprav genomu CRISPR-Cas9 nezávislých na homologii . Nat Cell Biol
  51. ↑ Yang, Q., Oost, K. C. & Liberali, P. (2020). Vytváření lidských knock-in organoidů . Nat Cell Biol
  52. ↑ CRISPR-HOT: nový nástroj pro „barvení“ specifických genů a buněk . Získáno 3. března 2020. Archivováno z originálu dne 3. března 2020.

Literatura

  1. Dzhagarov D. E. (2014). Chytré nůžky na DNA . "Chemie a život - XXI století" č. 7
  2. Dzhagarov D. E. (2014). Nová metoda genetického inženýrství - CRISPR/Cas9 . academia.edu
  3. Daria Spasskaya (2018). Aktivace CRISPR jednoho genu proměnila "dospělé" buňky zpět na kmenové buňky . N+1
  4. Monografie (2020). „Techniky pro úpravu genů a genomů“ . vyd. CM. Zakiyana, S.P. Medveděva, E.V. Dementieva, V.V. Vlasov. Monografie se skládá z 26 kapitol, ve kterých autoři podrobně popisují protokoly pro použití systémů zprostředkovaných CRISPR pro modifikaci genomů různých organismů, od kvasinek až po kultivované lidské buňky.
  5. Gogleva A. A., Artamonova I. I. (2014). Systémy CRISPR: struktura a hypotetické funkce. Nature 6 (2014), 16-21;
  6. Gogleva A. A., Artamonova I. I. (2014). Systémy CRISPR: mechanismus účinku a aplikace. Příroda 7 (2014), 3-9.
  7. Artamonová I. (2014). Systémy CRISPR: imunizace prokaryot "biomolecule.ru"
  8. Průvodce porozuměním a používáním CRISPR Stáhněte si bezplatnou e-knihu zde http://powered.synthego.com/crispr-101 nebo zde https://www.synthego.com/resources/gene-knockout-ebook ?
  9. Metody CRISPR-Cas, svazek 2 . Redakce: M. Tofazzal Islam Kutubuddin Ali Molla, Copyright: 2021 Springer Protocols Handbooks ISBN: 978-1-0716-1657-4
  10. Asmamaw, M., & Zawdie, B. (2021). Mechanismus a aplikace editace genomu zprostředkované CRISPR/Cas-9. Biologics: Targets & Therapy, 15, 353. PMID 34456559 PMC 8388126 doi : 10.2147/BTT.S326422
  11. Nuñez, JK, Chen, J., Pommier, GC, Cogan, JZ, Replogle, JM, Adriaens, C., ... & Weissman, JS (2021). Programovatelná transkripční paměť pro celý genom pomocí editace epigenomu na bázi CRISPR. Cell, 184(9), 2503-2519. PMID 33838111 PMC 8376083 doi : 10.1016/j.cell.2021.03.025
  12. Elektronická kniha Jak provádět úspěšné experimenty CRISPR Stáhněte si bezplatnou elektronickou knihu zde http://powered.synthego.com/how-to-conduct-successful-crispr-experiments-ebook
  13. Bravo, JPK, Liu, MS, Hibshman, GN a kol. (2022). Strukturální základ pro dohled nad nesouladem ze strany CRISPR-Cas9 . Příroda. doi : 10.1038/s41586-022-04470-1 Nová verze enzymu s názvem SuperFi-Cas9 má 4000krát menší pravděpodobnost, že způsobí chybné (mimo cíl) řezy, ale stále funguje stejně rychle jako přirozený Cas9.
  14. Watters, K.E., Kirkpatrick, J., Palmer, M.J., & Koblentz, G.D. (2021). Revoluce CRISPR a její potenciální dopad na globální zdravotní bezpečnost . Patogeny a globální zdraví, 1-13. PMID 33590814 doi : 10.1080/20477724.2021.1880202
  15. Liu, H., Wang, L., & Luo, Y. Blossom of CRISPR technologies and applications in treatment treatment  (Angl.)  // Synth Syst Biotechnol : journal. - 2018. - Sv. 3 , ne. 4 . - str. 217-228 . - doi : 10.1016/j.synbio.2018.10.003 . — PMID 30370342 .
  16. Li, B., Niu, Y., Ji, W., & Dong, Y. Strategie pro terapii založenou na CRISPR  //  Trends in Pharmacological Sciences: časopis. - 2020. - Sv. 41 , č. 1 . — S. 55-65 . - doi : 10.1016/j.tips.2019.11.006 .
  17. Kazuto Yoshimi, Yayoi Kunihiro, Takehito Kaneko, Hitoshi Nagahora, Birger Voigt, Tomoji Mashimo. ssODN-zprostředkovaný knock-in s CRISPR-Cas pro velké genomové oblasti v zygotách  // Nature Communications  : journal  . - Nature Publishing Group , 2016. - Sv. 7 . — S. 10431 . - doi : 10.1038/NCOMMS10431 . — PMID 26786405 .
  18. CRISPR: editace genů je jen začátek . Skutečná síla biologického nástroje spočívá ve zkoumání toho, jak fungují genomy. Nature 531, 156-159 (10. března 2016) doi : 10.1038/531156a Přehled různých aplikací Cas9. Dobré ilustrace.
  19. CRISPR-Cas: A Laboratory Manual Edited by Jennifer Doudna, University of California, Berkeley; Prashant Mali, Kalifornská univerzita, San Diego
  20. Slaymaker, IM, Gao, L., Zetsche, B., Scott, DA, Yan, WX, & Zhang, F. Racionálně upravené nukleázy Cas9 se zlepšenou specificitou  //  Science: journal. - 2016. - Sv. 351 , č.p. 6268 . - str. 84-88 . - doi : 10.1126/science.aad5227 .
  21. Kleinstiver BP, Pattanayak V., Prew MS, & J. Keith Joung a kol. Vysoce přesné nukleázy CRISPR–Cas9 bez detekovatelných mimocílových účinků na celý genom  (anglicky)  // Nature : journal. - 2016. - doi : 10.1038/příroda16526 .
  22. Mandegar MA, Huebsch N., Frolov EB, & Conklin BR et al. Interference CRISPR účinně indukuje specifické a reverzibilní umlčení genů v lidských iPSC   // Buněčná kmenová buňka : deník. - 2016. - doi : 10.1016/j.stem.2016.01.022 .
  23. Davis, KM, Pattanayak, V., Thompson, DB, Zuris, JA, & Liu, DR Protein Cas9 spouštěný malou molekulou s vylepšenou specifitou úpravy genomu  // Nature chemical biology  : journal  . - 2015. - Sv. 11 , č. 5 . - str. 316-318 . - doi : 10.1038/nchembio.1793 .
  24. Zetsche, B., Volz, SE a Zhang, F. Architektura split-Cas9 pro indukovatelnou úpravu genomu a modulaci transkripce  //  Nature biotechnology: journal. - 2015. - Sv. 33 , č. 2 . - S. 139-142 . - doi : 10.1038/nbt.3149 .
  25. Zlotorynski, E. Genomové inženýrství: Strukturou řízené zlepšení specifity Cas9  // Nature Reviews Molecular Cell Biology  : časopis  . - 2016. - S. 3-3 .
  26. Chu, VT, Weber, T., Wefers, B., Wurst, W., Sander, S., Rajewsky, K., & Kühn, R. (2015). Zvýšení účinnosti homologicky řízené opravy pro CRISPR-Cas9-indukované přesné genové úpravy v savčích buňkách . přírodní biotechnologie. doi : 10.1038/nbt.3198
  27. van Erp PB a kol., (2015). Historie a tržní dopad CRISPR RNA-řízených nukleáz . Curr Opin Virol.; 12:85-90. PMID 25914022
  28. Cong, L., & Zhang, F. (2015). Genomové inženýrství pomocí systému CRISPR-Cas9. V chromozomální mutagenezi. Methods in Molecular Biology Vol. 1239, 2015, s. 197–217. Springer v New Yorku.
  29. Belhaj, K., Chaparro-Garcia, A., Kamoun, S., Patron, NJ, & Nekrasov, V. (2015). Editace rostlinných genomů pomocí CRISPR/Cas9 . Současný názor v biotechnologii, 32, 76-84. doi : 10.1016/j.copbio.2014.11.007
  30. Kennedy EM, Cullen BR (2015). Bakteriální CRISPR/Cas DNA endonukleázy: Revoluční technologie, která by mohla dramaticky ovlivnit virový výzkum a léčbu. Virology, 479-480, 213-220 doi : 10.1016/j.virol.2015.02.024
  31. Junwei Shi, Eric Wang, Joseph P Milazzo, Zihua Wang, Justin B Kinney, Christopher R Vakoc. (2015). Objev cílů proti rakovině pomocí CRISPR-Cas9 screeningu proteinových domén . přírodní biotechnologie, doi : 10.1038/nbt.3235
  32. Michael Boettcher, Michael T. McManus (2015). Výběr správného nástroje pro úlohu: RNAi, TALEN nebo CRISPR . Molecular Cell, 58(4), p575-585 DOI https://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2015.04.028
  33. Heidi Ledfordová. Výkonná technologie pro úpravu genů je největší změnou hry, která zasáhla biologii od dob PCR. S jeho obrovským potenciálem však přicházejí naléhavé obavy. (anglicky)  // NATURE : journal. - 2015. - Sv. 522 . - str. 20-24 . - doi : 10.1038/522020a .
  34. CasFinder: Flexibilní algoritmus pro identifikaci specifických cílů Cas9 v genomech , viz také: Chari R, Mali P, Moosburner M, Church GM (2015). Rozluštění parametrů genomového inženýrství CRISPR-Cas9 prostřednictvím přístupu knihovny v knihovně. Nature Methods (v tisku).
  35. Amanda Andersson-Rolf a Bon-Kyoung Koo a kol. Jednokrokové generování podmíněných a reverzibilních genových knockoutů. (anglicky)  // Nature Methods  : journal. - 2017. - doi : 10.1038/nmeth.4156 . CRISPR-FLIP, strategie, která poskytuje účinnou, rychlou a škálovatelnou metodu pro bialelické podmíněné genové knockouty v diploidních nebo aneuploidních buňkách.
  36. SØREN HOUGH (2017). POROVNÁNÍ DODÁVEK CRISPR založených na DNA, RNA A RNP . DESKGEN
  37. Nakajima, K., Zhou, Y., Tomita, A., Hirade, Y., Gurumurthy, C.B., & Nakada, S. (2018). Přesná a účinná nukleotidová substituce blízko genomového nicku prostřednictvím nekanonické homologie řízené opravy . Genome research, 28(2), 223-230. PMC 5793786 doi : 10.1101/gr.226027.117
  38. Qiu, XY, Zhu, LY, Zhu, CS, Ma, JX, Hou, T., Wu, XM, … & Zhu, L. (2018). Vysoce efektivní a nízkonákladová detekce mikroRNA pomocí CRISPR-Cas9 . ACS syntetická biologie, 7(3), 807-813. doi : 10.1021/acssynbio.7b00446 PMID 29486117
  39. Ting Wang, Yong Liu, Huan-Huan Sun, Bin-Cheng Yin, Bang-Ce Ye (2019). RNA-řízená metoda Cas9 nickasy pro univerzální izotermickou amplifikaci DNA. Angewandte Chemie International Edition, doi : 10.1002/anie.201901292
  40. Smith, CJ, Castanon, O., Said, K., Volf, V., Khoshakhlagh, P., Hornick, A., ... & Myllykallio, H. (2019). Umožnění úprav genomu ve velkém měřítku snížením poškození DNA . bioRxiv 574020 doi : 10.1101/574020 Metoda umožňuje simultánní editaci více než 10 000 lokusů v lidských buňkách.
  41. Hirosawa, M., Fujita, Y., & Saito, H. (2019). Aktivace CRISPR specifická pro buněčný typ s přepínačem AcrllA4 citlivým na mikroRNA . ACS syntetická biologie. 8(7), 1575-1582 PMID 31268303
  42. Wang, D., Zhang, F., & Gao, G. (2020). Editace terapeutického genomu na bázi CRISPR: Strategie a doručení in vivo pomocí vektorů AAV. Cell, 181(1), 136-150. PMID 32243786 doi : 10.1016/j.cell.2020.03.023
  43. Alagoz, M., & Kherad, N. (2020). Pokročilé technologie úpravy genomu v léčbě lidských nemocí : terapie CRISPR. International Journal of Molecular Medicine. https://doi.org/10.3892/ijmm.2020.4609
  44. STEVEN LEVY (2020). Mohl by být Crispr dalším zabijákem virů lidstva? . WIRED
  45. Timothy R. Abbott, Girija Dhamdhere, Yanxia Liu a kol., (2020). Vývoj CRISPR jako antivirové strategie pro boj proti SARS-CoV-2 a chřipce. Cell https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.020
  46. Xie H, Ge X, Yang F, Wang B, Li S, Duan J a kol. (2020). Vysoce věrný SaCas9 identifikovaný směrovým screeningem v lidských buňkách. PLoS Biol 18(7): e3000747. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000747
  47. Armando Casas-Mollano J., Zinselmeier MH, Erickson SE a Smanski MJ (2020). Aktivátory CRISPR-Cas pro inženýrskou genovou expresi ve vyšších eukaryotech . CRISPR J.; 3(5): 350–364 doi : 10.1089/crispr.2020.0064 PMC 7580621
  48. Horodecka K, Düchler M. CRISPR/Cas9: Princip, aplikace a doručení prostřednictvím extracelulárních vezikul. International Journal of Molecular Sciences. 2021; 22(11):6072. https://doi.org/10.3390/ijms22116072
  49. Denes CE, Cole AJ, Aksoy YA, Li G, Neely GG, Hesselson D. (2021). Přístupy k vylepšení přesných úprav genomu zprostředkovaných CRISPR/Cas9. International Journal of Molecular Sciences. 22(16):8571. https://doi.org/10.3390/ijms22168571
  50. Pan, C., Wu, X., Markel, K. a kol. (2021). CRISPR–Act3.0 pro vysoce účinnou aktivaci multiplexního genu v rostlinách. Nat. Rostliny https://doi.org/10.1038/s41477-021-00953-7
  51. Park, J., Yoon, J., Kwon, D., Han, MJ, Choi, S., Park, S., ... & Choe, S. (2021). Zvýšená efektivita úpravy genomu CRISPR PLUS: Chimérické fúzní proteiny Cas9. Vědecké zprávy, 11(1), 1-9. PMID 34376729 PMC 8355345 doi : 10.1038/s41598-021-95406-8
  52. Corsi, G. I., Gadekar, V. P., Gorodkin, J., & Seemann, S. E. (2021). CRISPRroots: on- a off-target hodnocení RNA-seq dat v CRISPR–Cas9 upravených buňkách. Nucleic Acids Research, 50(4), e20 PMID 34850137 doi : 10.1093/nar/gkab1131
  53. Nambiar, T.S., Baudrier, L., Billon, P., & Ciccia, A. (2022). Úprava genomu na bázi CRISPR pomocí objektivu opravy DNA. Molecular Cell, 82(2), 348-388. PMID 35063100 PMC 8887926 (k dispozici 20. 1. 2023) doi : 10.1016/j.molcel.2021.12.026
  54. Amendola, M., Brusson, M., & Miccio, A. CRISPRthripsis: The Risk of CRISPR/Cas9-induced Chromothripsis in Gene Therapy. Stem Cells Translational Medicine, 11(10), 1003–1009 PMID 36048170 PMC 9585945 doi : 10.1093/stcltm/szac064

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 Bioinženýrství
Oblasti bioinženýrství
Související články
Vědci
Popularizátory