發(fā)布日期：2017-10-27
近日，兩項(xiàng)重大的突破性的研究在《Nature》和《Scinece》上報(bào)道。一個(gè)由張鋒團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)了可編輯RNA的新分子，而另一個(gè)研究由麻省理工學(xué)院廣泛研究所和馬薩諸塞州劍橋的哈佛分校David Liu教授實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)：新基因編輯系統(tǒng)！
《Nature》：新編輯技術(shù)！DNA無(wú)斷裂即可進(jìn)行堿基互換！
麻省理工學(xué)院廣泛研究所和馬薩諸塞州劍橋的哈佛分校開(kāi)發(fā)，David Liu教授實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)開(kāi)發(fā)出了一個(gè)新的基因編輯系統(tǒng)！與原始的CRISPR基因編輯系統(tǒng)不同，這是一種相對(duì)不可預(yù)測(cè)和平坦的分子剪刀形式，可以剪切DNA的相當(dāng)大的部分——可以重寫單個(gè)字母或遺傳基因從而具備了可改變單一基因的能力。
而這意味著研究人員現(xiàn)在可以嘗試糾正超過(guò)一半的人類遺傳性疾??！
這篇文章發(fā)表在10月25日的《Nature》上，David Liu教授實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了一篇名為“Programmable base editing of A?T to G?C in genomic DNA without DNA ”文章，一石激起千層浪！
Nature報(bào)道
這篇文章中報(bào)道了一種新型腺嘌呤堿基編輯器 (ABE)，結(jié)合以前的技術(shù)，ABE可以將A—T堿基對(duì)轉(zhuǎn)換成G—C堿基對(duì)，也可以將G—C堿基對(duì)轉(zhuǎn)換成T—A 堿基對(duì)！
Getting to the point of mutations
base editors borrow from CRISPR's components—guide RNAs (gRNAs) and Cas9 or other nucleases—but don't cut the double helix and instead chemically alter single bases with deaminase enzymes such as TadA and ADAR.
這個(gè)技術(shù)到底突破在哪里？
ABE實(shí)現(xiàn)了在不依賴DNA斷裂的情況下就能夠?qū)NA中四種不同的A、T、G、C堿基進(jìn)行替換！這種新型的技術(shù)在那些人類遺傳病中由堿基對(duì)發(fā)生突變而導(dǎo)致的疾病有著不可估量的作用！
ABE編輯技術(shù)
而在這項(xiàng)研究中，在人胚胎腎細(xì)胞和骨癌細(xì)胞中，該技術(shù)以約50％的效率和幾乎沒(méi)有可檢測(cè)的副產(chǎn)物進(jìn)行了研究人員所需要進(jìn)行的校正！相比之下，更傳統(tǒng)的基于CRISPR的方法，其中科學(xué)家插入含有所需堿基變化的DNA鏈，固定相同的單堿基差異小于5％的效率，并且經(jīng)常引起在編輯過(guò)程中不希望出現(xiàn)的大塊DNA的插入或缺失。
首爾國(guó)立大學(xué)分子遺傳學(xué)家Jin-Soo Kim說(shuō)：“這是基因組編輯領(lǐng)域的重大突破！”
鹽湖城猶他大學(xué)的基因工程研究員達(dá)納·卡羅爾（Dana Carroll）表示：“這代表了英勇的努力，他指出，定向進(jìn)化方法是黑暗中的一個(gè)鏡頭。卡羅爾說(shuō)：“我不會(huì)有膽量去嘗試他們所做的。”
“A到G，G到A，C到T和T到C”的四種類型的能力對(duì)于精確的治療和基因編輯將是非常有價(jià)值的，“中國(guó)北京科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物遺傳學(xué)家Caixia Gao說(shuō)道。
《Scinece》：張鋒團(tuán)隊(duì)再突破，RNA編輯出新剪刀！
美國(guó)東部時(shí)間10月25日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了張鋒團(tuán)隊(duì)一篇介紹CRISPR新系統(tǒng)“REPAIR”的文章。“REPAIR”的基本元件是一種取名為PspCas13b的酶和ADAR2蛋白。“REPAIR”可高效地修復(fù)RNA的單個(gè)核苷，因不會(huì)改變DNA信息而更為安全，將為基礎(chǔ)研究和臨床治療提供一個(gè)新的工具。
Science報(bào)道
Cas13酶家族最近受張鋒團(tuán)隊(duì)青睞。10月4日，在發(fā)表于《自然》期刊的論文上，張鋒團(tuán)隊(duì)證實(shí)了另一種酶Cas13a能夠在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中特異性地下調(diào)內(nèi)源性RNA和報(bào)告RNA的水平。
“基因編輯的首要目標(biāo)是矯正導(dǎo)致疾病的突變?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)很擅長(zhǎng)讓基因失活，但要修復(fù)已丟失的蛋白質(zhì)功能則更具挑戰(zhàn)得多。編輯RNA這一新技能打開(kāi)了更多的可能，幾乎可以在所有細(xì)胞中修復(fù)蛋白質(zhì)功能，有助于多種疾病治療。”張鋒表示。
和此前CRISPR系統(tǒng)用于編輯DNA不同，張鋒團(tuán)隊(duì)在普雷沃氏細(xì)菌（Prevotella）中找到了PspCas13b酶。這是Cas13酶家族中能使RNA失去活性的“佼佼者”，是潛在的RNA“剪刀”。
但張鋒團(tuán)隊(duì)賦予PspCas13b的“使命”不是去讓RNA失活，相反的，他們?cè)O(shè)計(jì)了PspCas13b的“變體”。這個(gè)“變體”失去了“剪刀”的功能，但會(huì)牢牢地結(jié)合在特定的RNA片段上。同時(shí)，PspCas13b“變體”的搭檔——ADAR2蛋白會(huì)將該片段上的腺嘌呤核苷（A）替換成次黃嘌呤核苷（I）。
為何要做此替換？原來(lái)，鳥(niǎo)嘌呤核苷（G）突變?yōu)橄汆堰屎塑眨ˋ）時(shí)有發(fā)生，而這被認(rèn)為和杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥、帕金森病等疾病密切相關(guān)。
人類的很多疾病信息都編碼在DNA這個(gè)“生命腳本”上?；蚓庉嫾夹g(shù)的出現(xiàn)使得科學(xué)家有了修改DNA的可能，給治愈疾病帶來(lái)希望。但由于基因承載著生命最根源的信息，對(duì)DNA進(jìn)行編輯有著安全和倫理上的顧慮。
RNA編輯有所不同。RNA是以DNA單鏈為模板的遺傳信息載體。DNA發(fā)出 “錯(cuò)誤指令”，經(jīng)RNA轉(zhuǎn)錄，翻譯給蛋白質(zhì)并執(zhí)行功能，才有疾病的表現(xiàn)。若中途攔截，矯正RNA上的錯(cuò)誤信息，讓蛋白質(zhì)接收到正確的信息，可起到治療效果。
Zhang和Liu強(qiáng)調(diào)，基礎(chǔ)編輯治療進(jìn)入臨床試驗(yàn)之前可能需要幾年時(shí)間，還需要明確該方法是否具有優(yōu)于現(xiàn)有基因治療的優(yōu)勢(shì)。然而，已經(jīng)明確的是，標(biāo)準(zhǔn)CRISPR的強(qiáng)大變體已經(jīng)存在于現(xiàn)如今的基因治療體系。
不得不說(shuō)：基因編輯使得未來(lái)充滿無(wú)限可能！
參考資料
1、CRISPR hacks enable pinpoint repairs to genome
2、Novel CRISPR-derived ‘base editors’ surgically alter DNA or RNA, offering new ways to fix mutations
3、New Version of CRISPR, Developed by Feng Zhang-Led Team, Can Target and Edit RNA
4、Programmable base editing of A?T to G?C in genomic DNA without DNA cleavage
來(lái)源：轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)（微信號(hào) zhuanhuayixue）
