[发明专利]基因组编辑系统和方法

说明书

提供了一种对细胞基因组中的靶序列进行定点修饰的基因组编辑系统CRISPR‑C2c1及其用途，该系统包含C2c1蛋白或其变体和向导RNA。还提供了利用该基因组编辑系统CRISPR‑C2c1对细胞基因组中的靶序列进行定点修饰的方法，以及包含该基因组编辑系统CRISPR‑C2c1的药物组合物。

技术领域

本发明涉及基因工程领域。具体而言，本发明涉及新的基因组编辑系统和方法。更具体而言，本发明涉及新的能够对细胞基因组进行高效编辑的CRISPR-C2c1系统及其用途。

背景技术

CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats，成簇的规律间隔的短回文重复序列)系统是细菌在进化过程中产生的用于防御外来基因入侵的免疫系统。其中，II型CRISPR-Cas9系统是通过两个小RNA(crRNA和tracrRNA)或者一个人工合成小RNA(sgRNA)介导一个Cas9蛋白进行DNA切割的系统，也是最早发现的三种(I、II、III型)CRISPR系统中最简单的系统。由于该系统简单易操作，在2013年被改造并成功实现了真核生物基因组的编辑。CRISPR/Cas9系统迅速成为了生命科学领域最热门的技术。

2015年，Zhang et al.通过序列比对和系统分析的方法又发现了区别于CRISPR-Cas9系统之外的新的V-A型基因组编辑系统，即CRISPR-Cpf1系统。该系统只需要一个小RNA(crRNA)的介导即可实现基因组的编辑。

2015年，Shmakov等人还鉴定出新的基因组编辑系统(Molecular Cell 60,385-397,November 5,2015)：C2c1(V-B)、C2c2(VI)和C2c3(V-C)系统。其中来自Alicyclobacillus acidoterrestris的AacC2c1被证实可以实现DNA切割，然而其活性受到例如温度的限制。AacC2c1系统在低于40℃无法切割DNA。并且，没有证明AacC2c1系统能够在真核生物中实现基因组编辑

为了更便利地进行基因编辑，本领域仍然需要更多能够实现高效基因组编辑的系统。

发明简述

本发明人鉴定出一种新的CRISPR-C2c1系统，其可进行哺乳动物细胞的基因组编辑。本发明所鉴定的C2c1核酸酶在体外实验中具有耐高温、耐酸碱的特性。并且，本发明对所鉴定的CRISPR-C2c1系统的sgRNA进行了优化，使其长度大大缩短，而不影响其打靶效率。最后，本发明人还对所鉴定的C2c1蛋白本身进行改造，使其从核酸内切酶变成死亡的C2c1(dC2c1)，扩展了其用途。

在一方面，本发明提供了一种用于对细胞基因组中的靶序列进行定点修饰的基因组编辑系统，其包含以下i)至v)中至少一项：

i)C2c1蛋白或其变体，和向导RNA；

ii)包含编码C2c1蛋白或其变体的核苷酸序列的表达构建体，和向导RNA；

iii)C2c1蛋白或其变体，和包含编码向导RNA的核苷酸序列的表达构建体；

iv)包含编码C2c1蛋白或其变体的核苷酸序列的表达构建体，和包含编码向导RNA的核苷酸序列的表达构建体；

v)包含编码C2c1蛋白或其变体的核苷酸序列和编码向导RNA的核苷酸序列的表达构建体；

其中所述向导RNA能够与所述C2c1蛋白或其变体形成复合物，将所述C2c1蛋白或其变体靶向所述细胞基因组中的靶序列，导致所述靶序列中的一或多个核苷酸的取代、缺失和/或添加。在一些实施方案中，所述C2c1蛋白是来自Alicyclobacillus acidiphilus或Alicyclobacillus kakegawensis的C2c1蛋白。