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新的CRISPR平台扩展了RNA编辑功能

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-11-26浏览次数:846

基于CRISPR的工具彻底改变了我们针对疾病相关基因突变的能力。 CRISPR技术包括一系列可以操纵基因及其表达的工具,包括用Cas9和Cas12酶靶向DNA以及用酶Cas13靶向RNA。本系列提供了解决突变的不同策略。靶向疾病相关的RNA突变相对较短并且避免了对基因组的永久性改变。此外,使用CRISPR/Cas9介导的编辑很难编辑某些细胞类型,例如神经元,并且需要新的策略来治疗影响大脑的破坏性疾病。

麻省理工学院的麦戈文研究所和博士研究所以及哈佛大学的核心成员冯章及其团队现已在科学期刊上制定了一项名为RESCUE(特定的C到U交换RNA编辑)的策略。如上所述。

张和他的团队,包括第一批合作者Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg(现为两位McGovern研究人员),使用灭活的Cas13将RESCUE指向RNA转录物上的靶向胞嘧啶碱基,并使用一种新的,进化的可编程酶将不需要的胞嘧啶转化为尿苷 - 从而指导RNA指令的变化。 RESCUE基于REPAIR,这是由Zhang的团队开发的一种技术,用于将腺嘌呤碱基转化为RNA中的肌苷。

RESCUE显着扩展了CRISPR工具可以靶向的范围,包括蛋白质中可修饰的位置,例如磷酸化位点。这些位点充当蛋白质活性的开/关开关,特别是在信号分子和癌症相关途径中。

“为了治疗导致疾病的遗传变化的多样性,我们需要一系列精确的技术可供选择。通过开发这种新酶并将其与CRISPR的可编程性和精确度相结合,我们可以填充工具箱。主要差距是James和麻省理工学院的James和Patricia Poitras的神经科学教授。张先生是麻省理工学院脑与认知科学与生物工程系的成员。

将RNA编辑的范围扩展到新目标

先前开发的REPAIR平台使用RNA靶向CRISPR/Cas13将RNA编辑器的活性结构域ADAR2引导至特定的RNA转录物,其中它可以将核苷酸碱基腺嘌呤转化为肌苷,或转换字母A用于I. Zhang及其同事REPAIR fusion和在实验室中进化,直到它可以将胞嘧啶改为尿苷,或C至U.

RESCUE可以指向任何选定的RNA,然后通过平台的演化ADAR2组件进行C-to-U编辑。该团队将新平台引入人体细胞,表明它们可以靶向细胞中的天然RNA,以及合成RNA中的24个临床相关突变。然后,他们进一步优化了RESCUE以减少脱靶编辑,同时最小化目标编辑。

新目标即将推出

通过RESCUE扩展靶向意味着现在可以更容易地编辑通过翻译后修饰(例如,磷酸化,糖基化和甲基化)调节许多蛋白质的活性和功能的位点。

RNA编辑的一个主要优点是它的可逆性,而不是DNA水平的永久性变化。因此,在可能需要临时修改而非永久性修改的情况下,可以临时部署救援。为了证明这一点,研究小组表明,在人类细胞中,rescue可以针对编码β-连环蛋白的RNA中的特定位点,已知β-连环蛋白被磷酸化在蛋白质产物上,从而导致β-连环蛋白活化和细胞。暂时增长。如果这种变化是永久性的,它可能使细胞容易失控的生长和癌症,但通过使用救援,短暂的细胞生长可能刺激伤口愈合,以应付急性损伤。

研究人员还针对致病基因变异apoe4。apoe4等位基因一直是迟发性阿尔茨海默病的遗传危险因素。亚型apoe4不同于apoe2,apoe2不是一个危险因素,只有两个差异(apoe4中的c和apoe2中的u)。张和他的同事将风险相关的apoe4 rna导入细胞,并表明rescue可以将其特征c转化为apoe2序列,从而将风险转化为非风险变异。

为了促进将救援工作推向临床的额外工作,并使研究人员能够将救援作为一种工具来更好地了解导致疾病的突变,张实验室计划广泛共享救援系统,因为它们与先前开发的CRISPR工具相同。该技术将通过非盈利质粒库addgene免费提供给学术研究。