通过带有反义编辑链的5′端双链结构优先校正目标基因

《Journal of Bioscience and Bioengineering》:Preferential correction of target genes by 5′-tailed duplexes with an antisense editor strand

【字体: 时间:2026年03月29日 来源:Journal of Bioscience and Bioengineering 2.9

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  基因编辑工具TD(由编辑链E和辅助链A构成)在人类U2OS细胞中对8个转录靶基因(包括WRN基因)的编辑效率研究。实验表明反义E链TD较 sense E链TD具有更高的基因校正效率,且转录影响微弱。

加藤泰基(Taiki Kato)|川井英彦(Hidehiko Kawai)|上津保亮太郎(Ryotaro Kamitsubo)|天崎光(Hikaru Amazaki)|平田文美(Fumie Hiraga)|神谷宏之(Hiroyuki Kamiya)
日本广岛大学生物医学与健康科学研究生院,地址:日本广岛市南区霞见1-2-3,邮编734-8553
在DNA水平上修复突变基因有望治愈遗传性疾病和癌症。研究人员开发了一种带有约80个碱基的编辑链(E链)和35个碱基的辅助链(A链)的双链结构(TD),以实现无需人工核酸酶的基因编辑。E链包含正常的(或所需的)基因序列,而A链可以与E链的3′端区域杂交。本研究探讨了TD在基因编辑中的极性依赖性。针对包括WRN基因(Werner综合征相关基因)在内的8个目标转录基因,设计了正义链和反义链的TD,并将这些TD与目标质粒DNA共同转染到人类U2OS细胞中。结果表明,含有反义链的TD比含有正义链的TD在基因编辑方面更有效。不过,转录对基因编辑效率的影响很小。这些结果表明,含有反义链的TD比含有正义链的TD更具编辑优势。

部分内容摘录

质粒及质粒构建

用于实验的基因编辑质粒包含mPlum基因和绿色荧光缺陷的Y65H突变copGFP基因,两者通过T2A肽编码序列连接(图1B);或者包含mPlum基因和野生型copGFP基因,两者通过一个包含无义密码子的111个碱基序列连接(该序列位于T2A肽编码序列的上游,见图1C和表1)。所有目标质粒均基于pcDNA4/TO/myc-His哺乳动物表达载体构建(Thermo Fisher公司提供)。

无需退火的完全活性TD制备

TD的E链和A链设计为在E链的3′端区域形成双链结构(图1A)。首先,我们研究了多种TD制备条件。实验使用的目标基因是copGFP基因,该基因在65位点发生单碱基替换,导致基因失活:原始基因中的TAC(酪氨酸密码子)被替换为CAC(组氨酸密码子,见图1B)。我们之前的研究表明,含有反义链的TD在基因编辑中效果更佳。

讨论

在本研究中,我们扩展了利用由两条合成ODN组成的TD进行基因编辑的研究。结果显示,在所检测的8个基因中,有7个基因用反义TD编辑的效果优于正义TD(见图4),这同样适用于copGFP和mEGFP基因(参考文献26,27)。反义TD相对于正义TD更易发挥编辑作用的现象类似于转录依赖性编辑机制。然而,NRAS基因的编辑效率在两种TD之间没有显著差异。

CRediT作者贡献声明

加藤泰基(Taiki Kato):撰写、审稿与编辑、数据分析。川井英彦(Hidehiko Kawai):撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、研究指导、数据管理、概念构思。上津保亮太郎(Ryotaro Kamitsubo):研究工作。天崎光(Hikaru Amazaki):研究工作。平田文美(Fumie Hiraga):研究工作。神谷宏之(Hiroyuki Kamiya):撰写、审稿与编辑、初稿撰写、研究指导、资金筹措、概念构思。

致谢

本研究部分得到了日本学术振兴会(JSPS)的资助(项目编号:JP17K19491)。部分研究工作是在广岛大学辐射生物学与医学研究所(RIRBM)的联合使用/研究中心计划下完成的。

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