CRISPR小分子增强剂

小分子增强CRISPR基因组编辑

研究发现了增强CRISPR/Cas-9介导的基因组编辑整体效率和靶向精准的生物活性小分子。除了CRISPR工具之外，我们还提供许多此类小分子。

CRISPR-Cas9系统是一种RNA引导的基因组编辑工具，为研究人员提供一种简单、容易和快速的方法修饰各种生物的基因组。通过这个系统，Cas9导向之靶序列切割DNA形成DNA双链断裂(DSB)。细胞通过两种方法中的一种修复断裂，非同源末端连接(NHEJ)或同源重组修复(HDR)。细胞最常使用 NHEJ，后者在 Cas9 介导的基因组修饰中具有很高的效率；然而，NHEJ的精确度很差，经常导致插入或缺失(INDELS)而引发难以预测的后果。许多研究人员期望在可控条件下精准靶向修饰准确的DNA序列（包括SNP、基因敲入、条件性基因敲除等）。在这些情况下，来自提供的DNA模板的HDR是优选的修复机制；然而，细胞利用该途径的频率低于NHEJ。为了提高Cas9介导的基因编辑的效率，大量研究已经进行筛选调控NHEJ和HDR修复途径的小分子。

许多团队研究了CRISPR基因组编辑背景下的HDR调控，因而发现各种细胞类型中增强CRISPR介导的HDR效率的小分子。这些化合物是细胞类型特异性和上下文依赖(context dependent)的，各作者描述的活性程度不同。化合物RS-1（RAD51-stimulatory compound 1，RAD51蛋白激活剂）是已知的人同源重组(HR)蛋白RAD51的刺激剂，可特异刺激RAD51的DNA结合和重组活性。Song等人表明了RS-1可能通过刺激RAD51增强兔胚胎体外和体内Cas9介导的基因敲入效率。Pinder等表明RS-1处理也加强了人胚胎肾细胞HEK293A中Cas9激活的HDR。Pinder还研究了有效的β3-肾上腺素能受体局部激动剂(L755507)。虽然该团队的结果显示HEK293A细胞内只有少量HDR激活，但Yu等随后证明L755507加强了人iPS细胞(iPSCs)中CRISPR介导的HDR。促进HDR的另一种方法是抑制NHEJ。Srivastava等人报道了SCR7可作为NHEJ的抑制剂，Maruyama等表明它增强人和鼠培养细胞中HDR介导的CRISPR-Cas9基因组编辑。这些论文之后，发现最初发表的SCR7结构和CRISPR相关研究使用的实际结构之间有些不一致。真正产生增强效率的化合物是SCR7吡嗪，一种SCR7自发环化的产物。之后使用SCR7吡嗪的研究显示这种化合物对CRISPR-Cas9基因组编辑效率的影响是细胞类型特异性和上下文依赖的。下面详细了解这些及其他用于CRISPR编辑效率调控研究的小分子。

CRISPR小分子增强剂

参考文献

Lin S, Staahl BT, Alla RK, Doudna JA. Enhanced homology-directed human genome engineering by controlled timing of CRISPR/Cas9 delivery. 3 https://doi.org/10.7554/elife.04766

Pinder J, Salsman J, Dellaire G. 2015. Nuclear domain ?knock-in? screen for the evaluation and identification of small molecule enhancers of CRISPR-based genome editing. Nucleic Acids Res. 43(19):9379-9392. https://doi.org/10.1093/nar/gkv993

Ma Y, Chen W, Zhang X, Yu L, Dong W, Pan S, Gao S, Huang X, Zhang L. 2016. Increasing the efficiency of CRISPR/Cas9-mediated precise genome editing in rats by inhibiting NHEJ and using Cas9 protein. RNA Biology. 13(7):605-612. https://doi.org/10.1080/15476286.2016.1185591

Yang D, Scavuzzo MA, Chmielowiec J, Sharp R, Bajic A, Borowiak M. 2016. Enrichment of G2/M cell cycle phase in human pluripotent stem cells enhances HDR-mediated gene repair with customizable endonucleases. Sci Rep. 6(1): https://doi.org/10.1038/srep21264

Song J, Yang D, Xu J, Zhu T, Chen YE, Zhang J. 2016. RS-1 enhances CRISPR/Cas9- and TALEN-mediated knock-in efficiency. Nat Commun. 7(1): https://doi.org/10.1038/ncomms10548

Davis KM, Pattanayak V, Thompson DB, Zuris JA, Liu DR. 2015. Small molecule?triggered Cas9 protein with improved genome-editing specificity. Nat Chem Biol. 11(5):316-318. https://doi.org/10.1038/nchembio.1793

Chu VT, Weber T, Wefers B, Wurst W, Sander S, Rajewsky K, Kühn R. 2015. Increasing the efficiency of homology-directed repair for CRISPR-Cas9-induced precise gene editing in mammalian cells. Nat Biotechnol. 33(5):543-548. https://doi.org/10.1038/nbt.3198

Maruyama T, Dougan SK, Truttmann MC, Bilate AM, Ingram JR, Ploegh HL. 2015. Increasing the efficiency of precise genome editing with CRISPR-Cas9 by inhibition of nonhomologous end joining. Nat Biotechnol. 33(5):538-542. https://doi.org/10.1038/nbt.3190

Yu C, Liu Y, Ma T, Liu K, Xu S, Zhang Y, Liu H, La Russa M, Xie M, Ding S, et al. 2015. Small Molecules Enhance CRISPR Genome Editing in Pluripotent Stem Cells. Cell Stem Cell. 16(2):142-147. https://doi.org/10.1016/j.stem.2015.01.003

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