發(fā)布日期:2017-12-27
RNA編輯
雖然人體很多疾病是來自于DNA,但是由于基因承載著生命最根源的信息,因此直接對DNA進行編輯會出現(xiàn)安全和倫理上的問題。而RNA編輯卻不同,通過編輯RNA能暫時性的糾正DNA翻譯的信息,讓蛋白質(zhì)接收到正確的信息,達到治療的效果,這可能是更加有效的一種臨床應用方式。
今年Broad研究院的張鋒研究組將RNA編輯酶融合到靶向RNA的Cas蛋白中,這樣研究人員就能編輯人體細胞中特定的核苷酸了,張鋒研究組將這種方法稱為RNA Editing for Programmable A-to-I replacement (REPAIR), 這一技術(shù)不僅可以用作研究工具,而且可作為由突變引發(fā)的疾病的臨時治療方法。
CRISPR這一明星技術(shù)在基因組DNA編輯方面發(fā)揮了許多重要的作用,雖然其主要應用于DNA,但一些新的研究已將它的范圍擴展至RNA編輯。去年Nature Methods評選出的年度技術(shù)中就有將革命性的CRISPR基因編輯技術(shù)用來靶向RNA,其中的一大進展就是麻省理工張鋒研究組關(guān)于能夠靶向和降解RNA的一種RNA引導酶——C2c2(也被稱為Cas13a)功能特征的研究。
在此基礎(chǔ)上,張鋒研究組在10月5日Nature雜志上又公布一項成果,證實了切割RNA的Cas13a酶能夠特異性地降低哺乳動物細胞中的內(nèi)源性RNA和報告RNA水平。并指出這種方法比RNA干擾(RNAi)的效率更高,能被用于抑制細胞RNA靶標,結(jié)合和富集感興趣的RNA,以及通過序列特異結(jié)合對細胞內(nèi)的RNA進行成像。
研究人員發(fā)現(xiàn)切割RNA的Cas13a酶,能夠特異性地降低哺乳動物細胞中的內(nèi)源性RNA和報告RNA水平。而且他們也指出與在細菌中不同的是,Cas13a在人細胞系中,僅僅只是靶向gRNA指定的RNA,細胞中所有其它的RNA保持完整。他們分離得到了Leptotrichia wadei的Cas13a酶,構(gòu)建出了一種雙質(zhì)粒RNA靶向CRISPR系統(tǒng),這一系統(tǒng)能在不同的質(zhì)粒上表達導向RNA(gRNA)和Cas13a基因,其中Cas13a基因含有一種經(jīng)過改造的核定位序列。在人細胞系中,這種CRISPR-Cas13a系統(tǒng)能高效地切割報告質(zhì)粒中轉(zhuǎn)錄的RNA和三種內(nèi)源性基因轉(zhuǎn)錄的RNA。
在CRISPR出現(xiàn)之前,RNAi是調(diào)節(jié)基因表達的理想方法。但是Cas13a一大優(yōu)勢就在于其具有更強的特異性,而且這種本身來自細菌的系統(tǒng)對哺乳動物細胞來說,并不是內(nèi)源性的,因此不太可能干擾細胞中天然的轉(zhuǎn)錄。相反,RNAi利用內(nèi)源性機制進行基因敲除,對本身的影響較大。
我們期待這一技術(shù)有一天可以用于治療多種疾病。
人類胚胎基因編輯
繼2015年中山大學一個研究組首次編輯了人類胚胎的基因組之后,今年這一研究組又在活的人類胚胎中糾正了導致乙型地中海型貧血(β-地中海貧血)的單核苷酸突變,成功去除乙型地中海型貧血致病基因,為世界首創(chuàng)。
這一胚胎細胞由實驗室通過克隆技術(shù)培養(yǎng),原取自乙型地中海型貧血患者的組織,并沒有被移植到人體中。
堿基編輯是基因編輯技術(shù) CRISPR 的進一步拓展,CRISPR 技術(shù)會對 DNA 產(chǎn)生破壞,當身體嘗試修復時,會使一系列基因指令失效,而黃軍就團隊使用的“化學手術(shù)”副作用則要小很多。
在人類已知的遺傳變異病癥中,大約有三分之二為點突變,堿基編輯有能力直接進行修正,或者根據(jù)研究需要,復制出很多的致病突變。
納米粒子遞送
盡管CRISPR-Cas的研究應用比比皆是,但在治療上的應用存在一大挑戰(zhàn):安全有效的遞送系統(tǒng)。
今年,麻省理工學院的研究人員研發(fā)出了一種CRISPR基因組編輯工具的新傳遞系統(tǒng),能特異性修飾小鼠基因。這一系統(tǒng)利用納米顆粒攜帶CRISPR組件,無需使用傳統(tǒng)的病毒傳遞,研究人員利用這一系統(tǒng),成功的在約80%的肝細胞中切除了基因,這是CRISPR在成年動物中取得的最佳成功率。
相關(guān)人員表示:“這項研究真正令人興奮的是,我們證明了可以通過制造納米顆粒,永久的特異編輯成年動物肝臟中的DNA。”
來源:生物通