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新的CRISPR平臺擴展了RNA編輯功能

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-11-26瀏覽次數:846

基于CRISPR的工具徹底改變了我們針對疾病相關基因突變的能力。 CRISPR技術包括一系列可以操縱基因及其表達的工具,包括用Cas9和Cas12酶靶向DNA以及用酶Cas13靶向RNA。本系列提供了解決突變的不同策略。靶向疾病相關的RNA突變相對較短并且避免了對基因組的永久性改變。此外,使用CRISPR/Cas9介導的編輯很難編輯某些細胞類型,例如神經元,并且需要新的策略來治療影響大腦的破壞性疾病。

麻省理工學院的麥戈文研究所和博士研究所以及哈佛大學的核心成員馮章及其團隊現已在科學期刊上制定了一項名為RESCUE(特定的C到U交換RNA編輯)的策略。如上所述。

張和他的團隊,包括第一批合作者Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg(現為兩位McGovern研究人員),使用滅活的Cas13將RESCUE指向RNA轉錄物上的靶向胞嘧啶堿基,并使用一種新的,進化的可編程酶將不需要的胞嘧啶轉化為尿苷 - 從而指導RNA指令的變化。 RESCUE基于REPAIR,這是由Zhang的團隊開發的一種技術,用于將腺嘌呤堿基轉化為RNA中的肌苷。

RESCUE顯著擴展了CRISPR工具可以靶向的范圍,包括蛋白質中可修飾的位置,例如磷酸化位點。這些位點充當蛋白質活性的開/關開關,特別是在信號分子和癌癥相關途徑中。

“為了治療導致疾病的遺傳變化的多樣性,我們需要一系列精確的技術可供選擇。通過開發這種新酶并將其與CRISPR的可編程性和精確度相結合,我們可以填充工具箱。主要差距是James和麻省理工學院的James和Patricia Poitras的神經科學教授。張先生是麻省理工學院腦與認知科學與生物工程系的成員。

將RNA編輯的范圍擴展到新目標

先前開發的REPAIR平臺使用RNA靶向CRISPR/Cas13將RNA編輯器的活性結構域ADAR2引導至特定的RNA轉錄物,其中它可以將核苷酸堿基腺嘌呤轉化為肌苷,或轉換字母A用于I. Zhang及其同事REPAIR fusion和在實驗室中進化,直到它可以將胞嘧啶改為尿苷,或C至U.

RESCUE可以指向任何選定的RNA,然后通過平臺的演化ADAR2組件進行C-to-U編輯。該團隊將新平臺引入人體細胞,表明它們可以靶向細胞中的天然RNA,以及合成RNA中的24個臨床相關突變。然后,他們進一步優化了RESCUE以減少脫靶編輯,同時最小化目標編輯。

新目標即將推出

通過RESCUE擴展靶向意味著現在可以更容易地編輯通過翻譯后修飾(例如,磷酸化,糖基化和甲基化)調節許多蛋白質的活性和功能的位點。

RNA編輯的一個主要優點是它的可逆性,而不是DNA水平的永久性變化。因此,在可能需要臨時修改而非永久性修改的情況下,可以臨時部署救援。為了證明這一點,研究小組表明,在人類細胞中,rescue可以針對編碼β-連環蛋白的RNA中的特定位點,已知β-連環蛋白被磷酸化在蛋白質產物上,從而導致β-連環蛋白活化和細胞。暫時增長。如果這種變化是永久性的,它可能使細胞容易失控的生長和癌癥,但通過使用救援,短暫的細胞生長可能刺激傷口愈合,以應付急性損傷。

研究人員還針對致病基因變異apoe4。apoe4等位基因一直是遲發性阿爾茨海默病的遺傳危險因素。亞型apoe4不同于apoe2,apoe2不是一個危險因素,只有兩個差異(apoe4中的c和apoe2中的u)。張和他的同事將風險相關的apoe4 rna導入細胞,并表明rescue可以將其特征c轉化為apoe2序列,從而將風險轉化為非風險變異。

為了促進將救援工作推向臨床的額外工作,并使研究人員能夠將救援作為一種工具來更好地了解導致疾病的突變,張實驗室計劃廣泛共享救援系統,因為它們與先前開發的CRISPR工具相同。該技術將通過非盈利質粒庫addgene免費提供給學術研究。

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