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。

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