RESCUE:一种能够扩展CRISPR工具靶向范围的新型策略

2019-01-21 18:35:19
张江科技评论 2019年4期
关键词:张锋鸟嘌呤肌苷

这一技术将免费提供给学术研究使用

● 创新点

近年来,基因编辑技术CRISPR/Cas从单一功能的剪切基因不断扩展成对基因表达调控、基因突变位点纠正的多功能“基因工具包”。它的出现推动了基因编辑领域的发展,展现出了令人兴奋的广阔应用前景。但是,CRISPR/Cas对基因组DNA碱基的编辑是不可逆的、永久性的改变,在某些情况下,可能会面临一些潜在的问题。此外,CRISPR/Cas对诸如神经元之类的原代细胞的编辑能力很弱,这也就限制了CRISPR/Cas在神经系统疾病中的应用。为此,研究人员将编辑靶标转向了DNA的转录产物RNA——负责传递DNA的遗传信息,并指导下游蛋白质的翻译。编辑修改RNA可以避免对基因组DNA的不可逆修改,又可以间接纠正下游突变的蛋白质。

因肌苷(I)与鸟嘌呤碱基(G)相似,所以前者可以替代鸟嘌呤碱基合成具有正常生理功能的蛋白质。2017年,美国麻省理工学院脑科学研究所张锋团队在《科学》(Science)上发表了一项针对RNA编辑的全新CRISPR系统——REPAIR。该技术通过靶向RNA的CRISPR/Cas13蛋白与腺苷脱氨酶ADAR2结合在一起,将REPAIR编辑系统引导至特定的RNA位置,特异性地将RNA上的腺嘌呤碱基(A)修改为与鸟嘌呤碱基(G)结构类似的肌苷(I)。

在已有的RNA编辑技术REPAIR基础上,张锋团队又发表了用于特异性交换胞嘧啶碱基(C)为尿苷(U)的RNA编辑策略RESCUE。RESCUE不仅扩大了对RNA的编辑范围,还实现了对翻译后修饰位点可逆、精准的编辑,大大降低了对在靶RNA编辑的干扰,扩展了CRISPR工具可靶向的范围。研究成果于2019年7月11日在线发表在《科学》(Science)上。

● 方法和结果

RESCUE策略是通过一种活性失活的CRISPR/Cas13蛋白将RESCUE引导到RNA中的胞嘧啶碱基(C)上,通过可编程的腺苷脱氨酶ADAR2将胞嘧啶碱基转化为尿苷(U)。与REPAIR相比,RESCUE策略在保留从腺嘌呤碱基到肌苷转换编辑活性的同时,又肩负从胞嘧啶碱基到尿苷转换编辑的任务,实现了对RNA位点的多重编辑。在人体细胞中,研究人员证实RESCUE能够特异靶向人细胞中的天然RNA及合成RNA中的24个临床相关突变。

应用前景

张锋实验室计划将RESCUE技术免费提供给学术研究使用,更好地为研究人员纠正疾病基因的突变,有力地促进RESCUE的发展和临床应用。

Source:ABUDAYYEH O O,GOOTENBERG J S, FRANKLIN B, et al. A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing[J]. Science, 2019, 365(6451):382-386.

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