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Cell:张锋学生带来CRISPR新工具,可靶向RNA进行编辑

2018-3-18 作者:佚名   来源:学术经纬 我要评论11
Tags: CRISPR  RNA  阿兹海默病  

说到CRISPR技术,许多人都会想到CRISPR-Cas9基因编辑工具。诚然,这款能对DNA进行编辑的工具有着巨大的应用潜力,但不少科学家指出,倘若想用CRISPR技术来治疗人类的疾病,光靠DNA编辑是不够的。要知道,不少疾病的根源在于RNA,这是遗传信息转为蛋白质的关键,也是不少基因调控的核心。

日前,来自Salk研究所的学术新星Patrick Hsu博士的课题组在顶尖期刊《细胞》上刊发研究,报道了在CRISPR技术领域的新突破。Patrick Hsu博士曾接受过著名华人学者张锋教授和庄小威教授的学术训练。作为CRISPR领域的专家之一,他也曾获福布斯“30 Under 30”奖项。


▲本研究的通讯作者Patrick Hsu博士(图片来源:Salk Institute)

在Salk研究所,Patrick Hsu博士专注于CRISPR工具箱的开发。“生物工程学家就像是大自然的侦探,能从DNA中寻找到蛛丝马迹,帮助解决遗传病的难题,” Patrick Hsu博士说道:“CRISPR已经为基因组的编辑带来了革命,我们想要将它的应用潜力拓展到RNA。”

我们知道,CRISPR是细菌的关键“免疫系统”,而与其相关的一系列防御蛋白在生物技术领域有着广泛的应用价值,其中就包括了我们熟知的Cas9蛋白。那么,自然界中是否存在类似于Cas9蛋白能高效编辑核酸,但主要靶向RNA的防御蛋白呢?


▲该研究的示意图(图片来源:《细胞》)

为了回答这一问题,该团队开发了一种计算机程序,能在细菌的DNA数据库中进行搜索,寻找潜在的CRISPR系统痕迹。随后,他们鉴定哪些CRISPR系统能够靶向RNA。

“我们假设说在演化中,细菌和病毒会不断进行军备竞赛,因此不同的CRISPR系统可能有着不同的专精,有些也许能靶向RNA。”该研究的第一作者Silvana Konermann博士说道。


▲从左到右:Peter Lotfy,Silvana Konermann博士,Patrick Hsu博士,Jennifer Oki,以及Nicholas Brideau博士(图片来源:Salk Institute)

而研究结果证实了他们的假设。该团队发现了一种叫做Cas13d的酶,它能让CRISPR系统靶向RNA。但和Cas9蛋白一样,来自不同菌株的Cas13d酶,其活性可以有很大的差异。因此,为了在人类细胞中得到应用,该酶还需要进一步的筛选和优化。最终,一款来自肠道菌株Ruminococcus flavefaciens的酶XPD3002脱颖而出。为了便于记忆,该酶被重新命名为CasRx,分别来自菌株名和蛋白名的首字母。

从尺寸上看,CasRx的体积极小,很适合被装入病毒载体中进行实际应用。而在编辑RNA的效果上,它不但有着较高的效率,脱靶效应也低于常用的RNA干扰技术。研究团队对CasRx的特性感到激动无比,认为它能成为一项重要的工具,用于探索生物体中特定RNA的功能,并有望带来靶向RNA的疗法。


▲CasRx(紫红色)能在人类细胞中编辑RNA(图片来源:Salk Institute)

在初步的实验里,CasRx的潜力得到了验证。我们知道在包括阿兹海默病的一系列失智症中,两类tau蛋白的比例会出现失衡,而这有望通过RNA编辑的方式得到逆转。研究人员们利用他们找到的这一全新系统,在由患者干细胞生成的神经元里靶向其中一类tau蛋白的RNA。实验结果表明,该系统能迅速地靶向RNA来调整tau蛋白的比例,使之接近于正常水平的80%。未来,此项技术有望在更多疾病领域得到应用。

“大自然充满了秘密,” Patrick Hsu博士评论道:“它是一片未经勘探的富矿,从中有望诞生出全新技术。”

Silvana Konermann, Peter Lotfy, Nicholas J. Brideau, et al. Transcriptome Engineering with RNA-Targeting Type VI-D CRISPR Effectors. Cell(2018)



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changjiu

学习了.谢谢

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2018-3-22 19:44:25 回复

changjiu

学习了.谢谢

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2018-3-19 20:43:18 回复

chenweiting

我觉得挺不错的知识

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2018-3-19 15:51:02 回复

chenweiting

很新的知识

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2018-3-19 15:50:49 回复

海之蓝

学习

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2018-3-19 12:59:50 回复

133****3688暂无昵称

学习了

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2018-3-18 11:55:03 回复

明月清辉

谢谢分享.学习了

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2018-3-18 8:06:30 回复

yjs木玉

好好好好好好好好

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2018-3-18 7:14:35 回复

157********(暂无匿称)

了解了解.学习学习

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2018-3-18 7:09:03 回复

yfjms

学习

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2018-3-18 7:07:39 回复

三生有幸

学习生活

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2018-3-18 1:41:50 回复

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