一种低脱靶碱基编辑器及其构建制造技术

技术编号:39516724 阅读:10 留言:0更新日期:2023-11-25 18:54
本发明专利技术公开了一种低脱靶碱基编辑器及其构建

【技术实现步骤摘要】
一种低脱靶碱基编辑器及其构建


[0001]本专利技术涉及生物技术和基因编辑
,具体涉及一种低脱靶碱基编辑器及其构建


技术介绍

[0002]基因组编辑是指在基因组层面对细胞进行有效设计与高效改造,
CRISPR/Cas9
基因组编辑技术因其设计简单

操作便捷

编辑效率高,目前已经成功的应用于多种目的细胞的基因组编辑研究
。CRISPR/Cas9
基因组编辑技术主要利用向导
RNA(guide RNA

gRNA)
引导
Cas9
蛋白在基因组的靶向位点进行精准切割造成
DNA
双链断裂
(double strand break

DSB)
,宿主细胞利用自身的非同源末端连接
(non

homologous end

joining

NHEJ)
或基于同源末端重组
(homologous end recombination repair

HDR)
进行修复,但难以实现针对单碱基的特定编辑

由于
DNA
的双链断裂具有很多的不确定性,
HDR
发生的概率很低,而
NHEJ
会引起碱基的随机插入或缺失,因此,传统的
CRISPR/Cas
技术在针对单碱基进行基因编辑时存在一定弊端

[0003]CRISPR
碱基编辑器
(base editing

BE)
的出现弥补了传统
CRISPR/Cas
技术在单碱基编辑中的缺陷,主要利用无
DNA
切割活性的
Cas9(dCas9)
或者单链
DNA
切割活性的
Cas9
蛋白
(nCas9)
与脱氨酶融合构建的编辑器,在
gRNA
的引导下可实现靶位点的精准点突变,在基因突变遗传疾病治疗上具有重大应用前景

现有的碱基编辑器主要包括:胞嘧啶碱基编辑器
(Cytosine base editor

CBE)
,可将目标序列的编辑窗口内的胞嘧啶核苷酸转化为胸腺嘧啶核苷酸
(C>T)
;腺嘌呤碱基编辑器
(Adenine base editor

ABE)
,可将编辑窗口内的腺嘌呤核苷酸转化为鸟嘌呤核苷酸
(A>G)
;以及新型糖基化酶碱基编辑器
(Glycosylase base editor

GBE)
,在大肠杆菌中可将胞嘧啶核苷酸编辑成腺嘌呤核苷酸
(C>A)、
在哺乳动物细胞中可将胞嘧啶核苷酸特异性编辑成鸟嘌呤核苷酸
(C>G)。
[0004]CRISPR/Cas9
存在较为严重的脱靶效应,可能会在错位的基因位点切割
DNA
双链,从而导致潜在风险,这也是限制
CRISPR/Cas9
基因编辑临床应用的一大因素

目前,国内外已开始进行多项基于
CRISPR/Cas9
基因编辑的临床试验,降低其脱靶效应是一个亟待解决的问题
。CRISPR/Cas9
主要利用
gRNA
的靶向序列与目标
DNA
的碱基互补配对来识别需要编辑的位点,然而,有时候
gRNA
的靶向序列与基因组
DNA
不完全匹配的情况下,
Cas9
酶仍能进行编辑,从而导致脱靶效应

通过蛋白理性改造或者定向进化构建的高保真
Cas9
蛋白
(Cas9

HF1、HypaCas9、evoCas9

)
可以降低脱靶,但是这些高保真
Cas9
蛋白在降低脱靶的同时也降低了靶位点的编辑效率

[0005]CRISPR
碱基编辑器主要利用
dCas9

nCas9
蛋白与
gRNA
识别基因组靶位点,并利用脱氨酶对目标碱基进行脱氨,然后再利用细胞自身的
DNA
修复系统或者
DNA
修复实现目标位点碱基编辑,其与
CRISPR/Cas9
基因组编辑类似也会在不完全匹配位点出现脱靶现象


技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是如何降低碱基编辑器脱靶

[0007]为解决上述技术问题,本专利技术首先提供了一种碱基编辑器,所述碱基编辑器含有或表达
Cas9
突变体,所述
Cas9
突变体为对
Cas9
的第
1010

1031
位间的氨基酸残基进行突变得到的突变蛋白质,或为对
Cas9
的第
1010、1013、1014、1016、1018、1019、1027

/

1031
位氨基酸残基进行突变得到的突变蛋白质,或为对
Cas9
进行如下任一种或多种突变得到的突变蛋白质:
[0008]M1)

Cas9

1010
位的酪氨酸残基突变为天冬氨酸残基;
[0009]M2)

Cas9

1013
位的酪氨酸残基突变为天冬氨酸残基;
[0010]M3)

Cas9

1014
位的赖氨酸残基突变为脯氨酸残基;
[0011]M4)

Cas9

1016
位的酪氨酸残基突变为天冬氨酸残基;
[0012]M5)

Cas9

1018
位的缬氨酸残基突变为天冬氨酸残基;
[0013]M6)

Cas9

1019
位的精氨酸残基突变为天冬氨酸残基;
[0014]M7)

Cas9

1027
位的谷氨酰胺残基突变为天冬氨酸残基;
[0015]M8)

Cas9

1031
位的赖氨酸残基突变为天冬氨酸残基

[0016]上述碱基编辑器中,所述
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碱基编辑器,含有或表达
Cas9
突变体,所述
Cas9
突变体为对
Cas9
的第
1010

1031
位间的氨基酸残基进行突变得到的突变蛋白质,或为对
Cas9
的第
1010、1013、1014、1016、1018、1019、1027

/

1031
位氨基酸残基进行突变得到的突变蛋白质,或为对
Cas9
进行如下任一种或多种突变得到的突变蛋白质:
M1)

Cas9

1010
位的酪氨酸残基突变为天冬氨酸残基;
M2)

Cas9

1013
位的酪氨酸残基突变为天冬氨酸残基;
M3)

Cas9

1014
位的赖氨酸残基突变为脯氨酸残基;
M4)

Cas9

1016
位的酪氨酸残基突变为天冬氨酸残基;
M5)

Cas9

1018
位的缬氨酸残基突变为天冬氨酸残基;
M6)

Cas9

1019
位的精氨酸残基突变为天冬氨酸残基;
M7)

Cas9

1027
位的谷氨酰胺残基突变为天冬氨酸残基;
M8)

Cas9

1031
位的赖氨酸残基突变为天冬氨酸残基
。2.
根据权利要求1所述的碱基编辑器,其特征在于:所述
Cas9
为序列表中序列2或序列6所示的蛋白质
。3.
根据权利要求1或2所述的碱基编辑器,其特征在于:所述
Cas9
突变体为对
Cas9
进行
M1)、M2)、M4)、M5)、M6)、M7)

M8)
的七种突变得到的突变蛋白质,或为对
Cas9
进行
M1)、M2)、M5)、M7)

M8)
的五种突变得到的突变蛋白质,或为对
Cas9
进行
M1)

M8)
的八种突变得到的突变蛋白质
。4.
根据权利要求1‑3中任一所述的碱基编辑器,其特征在于:所述碱基编辑器还含有或还表达靶向靶序列的
sgRNA

/
或具有碱基修饰活性的结构域
。5.
权利要求1‑4中任一所述
Cas9
突变体
。6.
与权利要求1‑4中任一所述
Cas9
突变体相关的生物材料,为下述
B1)

B5)
中的任一种:
B1)
编码权利要求1‑4中任一所述
Cas9
突变体的核酸分子;
B2)
含有
B1)
所述核酸分子的表达盒;
B3)
含有
B1)
所述核酸分子的重组载体

或含有
B2)
所述表达盒的重组载体;
B4)
含有
B1)
所述核酸分子的重组微生物

或含有
B2)
所述表达盒的重组微生物

或含有
B3)
所述重组载体的重组微生物;
B5)
含有
B1)
所述核酸分子的细胞系

或含有...

【专利技术属性】
技术研发人员:张学礼毕昌昊赵东东侯雪亭王杰魏占东陈旭旭
申请(专利权)人:中国科学院天津工业生物技术研究所
类型:发明
国别省市:

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