化学调控CRISPR/Cas9基因编辑技术的研究进展

doi:10.7503/cjcu20220410

摘要/Abstract

摘要：

规律间隔成簇短回文重复序列及其相关蛋白9(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated protein 9, CRISPR/Cas9)基因编辑技术作为一项基因工程领域革新式的技术, 为癌症、遗传性疾病及感染性疾病等多种重大疾病的治疗提供了极大的帮助. 但如何在特定细胞和组织中实现时空调控的精准基因编辑, 进而避免脱靶效应, 依然是该技术在临床转化领域面临的重要挑战. 近年来, 通过化学分子和反应实现对CRISPR/Cas9活性的调控已经成为提升这项基因编辑技术效率的重要手段之一. 本文综合评述了一些最近报道的化学调控CRISPR/Cas9基因编辑的方法, 并对其在临床医学领域的应用前景进行了展望.

关键词: 化学调控, 小分子, 规律间隔成簇短回文重复序列及其相关蛋白9, 基因编辑

Abstract:

As a revolutionary technology in the field of genetic engineering， clustered regularly interspaced short palindromic repeats（CRISPR）/CRISPR-associated protein 9（CRISPR/Cas9） genome editing contribute significantly to various important diseases， such as cancer， genetic diseases and infectious diseases. However， precisely spatiotemporal control of genome editing in specific cells and tissues to avoid off-target effects is still one of the major challenges for clinical translation of this technology. Recently， using chemical molecules and reactions to control the activity of CRISPR/Cas9 is becoming one of the important means to increase the gene editing efficiency. This review summarized the recent advances about chemical control of CRISPR/Cas9 gene editing and the future applications of these technologies in clinical medicine was proposed.

Key words: Chemical control, Small molecule, Clustered regularly interspaced short palindromic repeats（CRISPR）/ CRISPR-associated protein 9（CRISPR/Cas9）, Genome editing

中图分类号:

O624

TrendMD:

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图/表 4

Fig.1 Schematic illustration of insertion of an evolved ligand⁃dependent intein enables small⁃molecule control of Cas9 (A), the ERT2⁃based strategy for 4⁃HT⁃inducible Cas9(B), inducible split⁃Cas9 system in the absence of rapamycin(C) and in the presence of rapamycin(D) and schematic representation of Cas9⁃ssODN conjugate formation and rationale for improving HDR efficiency(E)

Fig.2 Schematic illustration of AcrIIA4 binds to the SpyCas9⁃sgRNA complex(A), a high⁃throughput platform to identify small⁃molecule inhibitors of CRISPR⁃Cas9(B), on⁃off regulation of genome editing by a flap⁃type aptamer(C) and multidimensional chemical control of endogenous transcript levels(D)

Fig.3 Schematic illustration of Staudinger reduction⁃based chemical activation of gRNA to controlling(A), NAI⁃N3⁃enabled inhibition of CRISPR⁃Cas9 gene editing(B), the manipulation of RNA⁃guided nucleic acid cleavage with ninhydrin chemistry(C), light activation gRNA strategy to control CRISPR functions(D) and design of CRISPR⁃plus achieves photoactivatable blockade of Cas9⁃mediated DNA targeting(E)

Fig.4 Schematic illustration of supramolecular CRISPR⁃OFF switches(A), interference of Cas9⁃mediated DNA cleavage by RNA⁃binding small molecules(B) and thgRNA⁃based activation of CRISPR/Cas9 functions(C)

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