Rekombinant AAV-medierad genomteknik
Rekombinant adenoassocierat virus ( rAAV ) -baserad genomteknik är en genomredigeringsplattform centrerad på användningen av rekombinanta rAAV-vektorer som möjliggör införande, deletion eller substitution av DNA- sekvenser i genomen av levande däggdjursceller. Tekniken bygger på Mario Capecchi och Oliver Smithies Nobelprisvinnande upptäckt att homolog rekombination (HR), en naturlig DNA-reparationsmekanism för hi-fidelity, kan utnyttjas för att utföra exakta genomförändringar hos möss. rAAV-medierad genomredigering förbättrar effektiviteten av denna teknik för att tillåta genomteknik i alla företablerade och differentierade mänskliga cellinjer, som, i motsats till mus-ES-celler, har låga HR-hastigheter.
Tekniken har antagits i stor utsträckning för användning vid konstruktion av mänskliga cellinjer för att generera isogena mänskliga sjukdomsmodeller . Det har också använts för att optimera bioproducerande cellinjer för biotillverkning av proteinvacciner och läkemedel. Dessutom, på grund av den icke-patogena naturen hos rAAV, har det dykt upp som en önskvärd vektor för att utföra genterapi i levande patienter.
rAAV vektor
rAAV-genomet är byggt av enkelsträngad deoxiribonukleinsyra (ssDNA), antingen positivt eller negativt avkännat, som är cirka 4,7 kilobaser långt. Dessa enkelsträngade DNA-virala vektorer har höga transduktionshastigheter och har en unik egenskap att stimulera endogen HR utan att orsaka dubbelsträngade DNA-brott i genomet, vilket är typiskt för andra homing-endonukleasmedierade genomredigeringsmetoder.
Förmågor
Användare kan designa en rAAV-vektor till vilket genomiskt mål som helst och utföra både grova och subtila endogena genförändringar i somatiska celltyper från däggdjur. Dessa inkluderar gen-knock-outs för funktionell genomik, eller "knock-in" av proteintagg-insättningar för att spåra translokationshändelser på fysiologiska nivåer i levande celler. Viktigast är att rAAV riktar sig mot en enstaka allel i taget och resulterar inte i några genomiska förändringar utanför målet. På grund av detta kan den rutinmässigt och noggrant modellera genetiska sjukdomar orsakade av subtila SNP eller punktmutationer som i allt högre grad är målen för nya läkemedelsupptäcktsprogram.
Ansökningar
Hittills har användningen av rAAV-medierad genomteknik publicerats i över 2100 peer reviewed vetenskapliga tidskrifter. En annan framväxande tillämpning av rAAV-baserad genomredigering är för genterapi hos patienter, på grund av noggrannheten och bristen på rekombinationshändelser utanför målet som tillvägagångssättet ger.
Se även
- Biologisk ingenjörskonst
- Genomteknik
- Homing endonukleas
- Homolog rekombination
- Meganukleas
- Zinkfingernukleas
- Isogena mänskliga sjukdomsmodeller
- Cas9
Källor
- Bardelli A, Parsons DW, Silliman N, et al. (maj 2003). "Mutationsanalys av tyrosinkinomet i kolorektal cancer". Vetenskap . 300 (5621): 949. doi : 10.1126/science.1082596 . PMID 12738854 . S2CID 85934154 .
- Kohli M, Rago C, Lengauer C, Kinzler KW, Vogelstein B (2004). "Enkla metoder för att generera knockouts av humana somatiska celler med användning av rekombinanta adenoassocierade virus" . Nucleic Acids Res . 32 (1): 3e–3. doi : 10.1093/nar/gnh009 . PMC 373311 . PMID 14704360 .
- Wang Z, Shen D, Parsons DW, et al. (maj 2004). "Mutationsanalys av tyrosinfosfatomen i kolorektal cancer". Vetenskap . 304 (5674): 1164–6. Bibcode : 2004Sci...304.1164W . doi : 10.1126/science.1096096 . PMID 15155950 . S2CID 2974833 .
-
Dhanushkodi A, Akano EO, Roguski EE, Xue Y, Rao SK, Matta SG, Rex, TS, & McDonald MP (2013). "En enda intramuskulär injektion av rAAV-medierat mutant erytropoietin skyddar mot MPTP-inducerad parkinsonism" . Gener, hjärna och beteende . 12 (2): 224–233. doi : 10.1111/gbb.12001 . PMC 4360975 . PMID 23190369 .
{{ citera tidskrift }}
: CS1 underhåll: flera namn: lista över författare ( länk ) - Topaloglu O, Hurley PJ, Yildirim O, Civin CI, Bunz F (2005). "Förbättrade metoder för generering av mänskliga genknockout- och knockincellinjer" . Nucleic Acids Res . 33 (18): e158. doi : 10.1093/nar/gni160 . PMC 1255732 . PMID 16214806 .
- Moroni M, Sartore-Bianchi A, Benvenuti S, Artale S, Bardelli A, Siena S (november 2005). "Somatisk mutation av EGFR-katalytisk domän och behandling med gefitinib vid kolorektal cancer" . Ann. Oncol . 16 (11): 1848–9. doi : 10.1093/annonc/mdi356 . PMID 16012179 .
- Di Nicolantonio F, Bardelli A (januari 2006). "Kinasmutationer i cancer: sprickor i fiendens rustning?". Curr Opin Oncol . 18 (1): 69–76. doi : 10.1097/01.cco.0000198020.91724.48 . PMID 16357567 . S2CID 25857889 .
- Benvenuti S, Sartore-Bianchi A, Di Nicolantonio F, et al. (mars 2007). "Onkogen aktivering av RAS/RAF-signalvägen försämrar svaret av metastaserande kolorektala cancerformer på anti-epidermal tillväxtfaktorreceptorantikroppsterapier. " Cancer Res . 67 (6): 2643–8. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-06-4158 . PMID 17363584 .
- Arena S, Pisacane A, Mazzone M, Comoglio PM, Bardelli A (juli 2007). "Genetisk inriktning av kinasaktiviteten hos Met-receptorn i cancerceller" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 104 (27): 11412–7. Bibcode : 2007PNAS..10411412A . doi : 10.1073/pnas.0703205104 . PMC 2040912 . PMID 17595299 .
- Konishi H, Karakas B, Abukhdeir AM, et al. (september 2007). "Knock-in av mutant K-ras i icke-tumorogena humana epitelceller som en ny modell för att studera K-ras-medierad transformation" . Cancer Res . 67 (18): 8460–7. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-07-0108 . PMID 17875684 .
- Arena S, Isella C, Martini M, de Marco A, Medico E, Bardelli A (september 2007). "Knock-in av onkogen Kras transformerar inte somatiska musceller utan utlöser ett transkriptionssvar som klassificerar mänskliga cancerformer. " Cancer Res . 67 (18): 8468–76. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-07-1126 . PMID 17875685 .
- Grim JE, Gustafson MP, Hirata RK, et al. (juni 2008). "Isoform- och cellcykelberoende substratnedbrytning av Fbw7 ubiquitinligas" . J. Cell Biol . 181 (6): 913–20. doi : 10.1083/jcb.200802076 . PMC 2426948 . PMID 18559665 .
- Fattah FJ, Lichter NF, Fattah KR, Oh S, Hendrickson EA (juni 2008). "Ku70, en essentiell gen, modulerar frekvensen av rAAV-medierad geninriktning i mänskliga somatiska celler" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 105 (25): 8703–8. Bibcode : 2008PNAS..105.8703F . doi : 10.1073/pnas.0712060105 . PMC 2438404 . PMID 18562296 .
- Di Nicolantonio F, Martini M, Molinari F, et al. (december 2008). "BRAF av vildtyp krävs för svar på panitumumab eller cetuximab vid metastaserad kolorektal cancer. " J. Clin. Oncol . 26 (35): 5705–12. doi : 10.1200/JCO.2008.18.0786 . hdl : 2434/349662 . PMID 19001320 .
- Di Nicolantonio F, Arena S, Gallicchio M, et al. (december 2008). "Ersättning av normala med mutanta alleler i genomet av normala mänskliga celler avslöjar mutationsspecifika läkemedelssvar" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 105 (52): 20864–9. Bibcode : 2008PNAS..10520864D . doi : 10.1073/pnas.0808757105 . PMC 2634925 . PMID 19106301 .
- Gustin JP, Karakas B, Weiss MB, et al. (februari 2009). "Knockin av mutant PIK3CA aktiverar flera onkogena vägar" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 106 (8): 2835–40. Bibcode : 2009PNAS..106.2835G . doi : 10.1073/pnas.0813351106 . PMC 2636736 . PMID 19196980 .
- Sartore-Bianchi A, Martini M, Molinari F, et al. (mars 2009). "PIK3CA-mutationer i kolorektal cancer är associerade med klinisk resistens mot EGFR-riktade monoklonala antikroppar" . Cancer Res . 69 (5): 1851–7. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-08-2466 . PMID 19223544 .
- Sur S, Pagliarini R, Bunz F, et al. (mars 2009). "En panel av isogena humana cancerceller föreslår ett terapeutiskt tillvägagångssätt för cancer med inaktiverat p53. " Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 106 (10): 3964–9. Bibcode : 2009PNAS..106.3964S . doi : 10.1073/pnas.0813333106 . PMC 2656188 . PMID 19225112 .
- Yun J, Rago C, Cheong I, et al. (september 2009). "Glukosbrist bidrar till utvecklingen av KRAS-vägmutationer i tumörceller" . Vetenskap . 325 (5947): 1555–9. Bibcode : 2009Sci...325.1555Y . doi : 10.1126/science.1174229 . PMC 2820374 . PMID 19661383 .
- Sartore-Bianchi A, Di Nicolantonio F, Nichelatti M, et al. (2009). "Multi-determinanter analys av molekylära förändringar för att förutsäga klinisk nytta för EGFR-riktade monoklonala antikroppar i kolorektal cancer" . PLOS ETT . 4 (10): e7287. Bibcode : 2009PLoSO...4.7287S . doi : 10.1371/journal.pone.0007287 . PMC 2750753 . PMID 19806185 .
- Endogent uttryck av onkogen PI3K-mutation leder till aktiverad PI3K-signalering och en invasiv fenotypaffisch presenterad på AACR/EORTC Molecular Targets and Cancer Therapeutics, Boston, USA, november 2009
- Bardelli A, Siena S (mars 2010). "Molekylära mekanismer för resistens mot cetuximab och panitumumab vid kolorektal cancer" . J. Clin. Oncol . 28 (7): 1254–61. doi : 10.1200/JCO.2009.24.6116 . PMID 20100961 .
- Fattah F, Lee EH, Weisensel N, Wang Y, Lichter N, Hendrickson EA (februari 2010). "Ku reglerar det icke-homologa ändanslutningsvägvalet av DNA dubbelsträngbrottsreparation i humana somatiska celler" . PLOS Genet . 6 (2): e1000855. doi : 10.1371/journal.pgen.1000855 . PMC 2829059 . PMID 20195511 .
- Buron N, Porceddu M, Brabant M, et al. (2010). "Användning av humana cancercellinjer mitokondrier för att utforska mekanismerna för BH3-peptider och ABT-737-inducerad mitokondriell membranpermeabilisering" . PLOS ETT . 5 (3): e9924. Bibcode : 2010PLoSO...5.9924B . doi : 10.1371/journal.pone.0009924 . PMC 2847598 . PMID 20360986 .
- Endogent uttryck av onkogen PI3K-mutation leder till ackumulering av anti-apoptotiska proteiner i mitokondrier Poster Presenterad vid AACR 2010, Washington, DC, USA, april. 2010
- Användningen av "X-MAN" isogena cellinjer för att definiera aktivitetsprofiler för PI3-kinashämmare Poster Presenterad vid AACR 2010, Washington, DC, USA, april. 2010
- Användningen av 'X-MAN' mutant PI3CA ökar uttrycket av individuella tubulinisoformer och främjar resistens mot antimitotiska kemoterapiläkemedel. Poster Presenterad vid AACR 2010, Washington, DC, USA, april. 2010
- Di Nicolantonio F, Arena S, Tabernero J, et al. (augusti 2010). "Avreglering av PI3K- och KRAS-signalvägarna i mänskliga cancerceller bestämmer deras svar på everolimus" . J. Clin. Investera . 120 (8): 2858–66. doi : 10.1172/JCI37539 . PMC 2912177 . PMID 20664172 .
- Kim YG, Cha J, Chandrasegaran S (februari 1996). "Hybridrestriktionsenzymer: zinkfingerfusioner till Fok I-klyvningsdomän" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 93 (3): 1156–60. Bibcode : 1996PNAS...93.1156K . doi : 10.1073/pnas.93.3.1156 . PMC 40048 . PMID 8577732 .
- Bitinaite J, Wah DA, Aggarwal AK, Schildkraut I (september 1998). "FokI-dimerisering krävs för DNA-klyvning" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 95 (18): 10570–5. Bibcode : 1998PNAS...9510570B . doi : 10.1073/pnas.95.18.10570 . PMC 27935 . PMID 9724744 .
- Cathomen T, Joung JK (juli 2008). "Zink-finger nukleaser: nästa generation uppstår" . Mol. Ther . 16 (7): 1200–7. doi : 10.1038/mt.2008.114 . PMID 18545224 .
- Pabo CO, Peisach E, Grant RA (2001). "Design och urval av nya Cys2His2 zinkfingerproteiner". Annu. Rev. Biochem . 70 : 313–40. doi : 10.1146/annurev.biochem.70.1.313 . PMID 11395410 .
- Ramirez CL, Foley JE, Wright DA, et al. (maj 2008). "Oväntade felfrekvenser för modulär montering av konstruerade zinkfingrar" . Nat. Metoder . 5 (5): 374–5. doi : 10.1038/nmeth0508-374 . PMC 7880305 . PMID 18446154 .
- Maeder ML, Thibodeau-Beganny S, Osiak A, et al. (juli 2008). "Snabb "open-source" konstruktion av skräddarsydda zink-finger-nukleaser för högeffektiv genmodifiering" . Mol. Cell . 31 (2): 294–301. doi : 10.1016/j.molcel.2008.06.016 . PMC 2535758 . PMID 18657511 .
- Ochiai H, Fujita K, Suzuki K, et al. (augusti 2010). "Riktad mutagenes i sjöborre embryot med hjälp av zink-finger nukleaser" ( PDF) . Gener Celler . 15 (8): 875–85. doi : 10.1111/j.1365-2443.2010.01425.x . PMID 20604805 .
- Shukla VK, Doyon Y, Miller JC, et al. (maj 2009). "Precis genommodifiering i växtarten Zea mays med hjälp av zinkfingernukleaser". Naturen . 459 (7245): 437–41. Bibcode : 2009Natur.459..437S . doi : 10.1038/nature07992 . PMID 19404259 . S2CID 4323298 .
- Ekker SC (2008). "Zinkfingerbaserade knockout-stämplar för zebrafiskgener" . Zebrafisk . 5 (2): 121–3. doi : 10.1089/zeb.2008.9988 . PMC 2849655 . PMID 18554175 .
- Carroll D (november 2008). "Framsteg och framtidsutsikter: zinkfingernukleaser som genterapimedel" . Gene Ther . 15 (22): 1463–8. doi : 10.1038/gt.2008.145 . PMC 2747807 . PMID 18784746 .
- Geurts AM, Cost GJ, Freyvert Y, et al. (juli 2009). "Knockout-råttor via embryomikroinjektion av zinkfingernukleaser" . Vetenskap . 325 (5939): 433. Bibcode : 2009Sci...325..433G . doi : 10.1126/science.1172447 . PMC 2831805 . PMID 19628861 .
- Durai S, Mani M, Kandavelou K, Wu J, Porteus MH, Chandrasegaran S (2005). "Zinkfingernukleaser: specialdesignade molekylära saxar för genomteknik av växt- och däggdjursceller" . Nucleic Acids Res . 33 (18): 5978–90. doi : 10.1093/nar/gki912 . PMC 1270952 . PMID 16251401 .
- Lee HJ, Kim E, Kim JS (januari 2010). "Riktade kromosomala deletioner i mänskliga celler med hjälp av zinkfingernukleaser" . Genome Res . 20 (1): 81–9. doi : 10.1101/gr.099747.109 . PMC 2798833 . PMID 19952142 .
- Kandavelou K, Chandrasegaran S (2008). "Plasmider för genterapi". I Lipps, Georg (red.). Plasmider: Aktuell forskning och framtida trender . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-35-6 .
- Gupta A, Meng X, Zhu LJ, Lawson ND, Wolfe SA (januari 2011). "Zinkfingerproteinberoende och -oberoende bidrag till in vivo off-target-aktiviteten hos zinkfingernukleaser" . Nucleic Acids Res . 39 (1): 381–92. doi : 10.1093/nar/gkq787 . PMC 3017618 . PMID 20843781 .
- Grizot S, Smith J, Daboussi F, et al. (september 2009). "Effektiv inriktning av en SCID-gen av ett konstruerat enkelkedjigt homing-endonukleas" . Nucleic Acids Res . 37 (16): 5405–19. doi : 10.1093/nar/gkp548 . PMC 2760784 . PMID 19584299 .
- Gao H, Smith J, Yang M, et al. (januari 2010). "Äftlig riktad mutagenes i majs med användning av ett designat endonukleas" . Plant J . 61 (1): 176–87. doi : 10.1111/j.1365-313X.2009.04041.x . PMID 19811621 .
- Christian M, Cermak T, Doyle EL, et al. (oktober 2010). "Inriktning på DNA-dubbelsträngsbrott med TAL-effektornukleaser" . Genetik . 186 (2): 757–61. doi : 10.1534/genetics.110.120717 . PMC 2942870 . PMID 20660643 .
- Li T, Huang S, Jiang WZ, et al. (januari 2011). "TAL-nukleaser (TALNs): hybridproteiner sammansatta av TAL-effektorer och FokI-DNA-klyvningsdomän" . Nucleic Acids Res . 39 (1): 359–72. doi : 10.1093/nar/gkq704 . PMC 3017587 . PMID 20699274 .
- Moscou MJ, Bogdanove AJ (december 2009). "Ett enkelt chiffer styr DNA-igenkänning av TAL-effektorer". Vetenskap . 326 (5959): 1501. Bibcode : 2009Sci...326.1501M . doi : 10.1126/science.1178817 . PMID 19933106 . S2CID 6648530 .
- Boch J, Scholze H, Schornack S, et al. (december 2009). "Att bryta koden för DNA-bindningsspecificitet för effektorer av TAL-typ III". Vetenskap . 326 (5959): 1509–12. Bibcode : 2009Sci...326.1509B . doi : 10.1126/science.1178811 . PMID 19933107 . S2CID 206522347 .
- Stoddard BL (2005). "Homing endonukleas struktur och funktion". Kvartalsöversikter av biofysik . 38 (1): 49–95. doi : 10.1017/S0033583505004063 . PMID 16336743 . S2CID 27841011 .
- Seligman LM, Chisholm KM, Chevalier BS, et al. (september 2002). "Mutationer som förändrar klyvningsspecificiteten för ett målsökningsendonukleas" . Nucleic Acids Res . 30 (17): 3870–9. doi : 10.1093/nar/gkf495 . PMC 137417 . PMID 12202772 .
- Sussman D, Chadsey M, Fauce S, et al. (september 2004). "Isolering och karakterisering av nya målsökande endonukleasspecificiteter vid individuella målplatspositioner". J. Mol. Biol . 342 (1): 31–41. doi : 10.1016/j.jmb.2004.07.031 . PMID 15313605 .
- Rosen LE, Morrison HA, Masri S, et al. (2006). "Hämning av endonukleas I-Crel-derivat med nya DNA-målspecificiteter" . Nucleic Acids Res . 34 (17): 4791–800. doi : 10.1093/nar/gkl645 . PMC 1635285 . PMID 16971456 .
- Arnould S, Chames P, Perez C, et al. (januari 2006). "Enginering av ett stort antal mycket specifika homing-endonukleaser som inducerar rekombination på nya DNA-mål". J. Mol. Biol . 355 (3): 443–58. doi : 10.1016/j.jmb.2005.10.065 . PMID 16310802 .
- Smith J, Grizot S, Arnould S, et al. (2006). "Ett kombinatoriskt tillvägagångssätt för att skapa artificiella målsökningsendonukleaser som klyver valda sekvenser" . Nucleic Acids Res . 34 (22): e149. doi : 10.1093/nar/gkl720 . PMC 1702487 . PMID 17130168 .
- Chevalier BS, Kortemme T, Chadsey MS, Baker D, Monnat RJ, Stoddard BL (oktober 2002). "Design, aktivitet och struktur för ett mycket specifikt artificiellt endonukleas" . Mol. Cell . 10 (4): 895–905. doi : 10.1016/S1097-2765(02)00690-1 . PMID 12419232 .
- Grizot S, Epinat JC, Thomas S, et al. (april 2010). "Generering av omdesignade homing-endonukleaser som omfattar DNA-bindande domäner härledda från två olika byggnadsställningar" . Nucleic Acids Res . 38 (6): 2006–18. doi : 10.1093/nar/gkp1171 . PMC 2847234 . PMID 20026587 .