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重磅!新CRISPR-Cas9工具可編輯RNA和DNA

時(shí)間:2018-10-25閱讀:508
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     CRISPR-Cas9技術(shù)在短短五年內(nèi)風(fēng)靡實(shí)驗(yàn)室,成為了生物科學(xué)領(lǐng)域炙手可熱的研究工具,它可以對(duì)基因進(jìn)行定點(diǎn)的編輯,但是大多數(shù)CRISPR工具只能編輯基因組DNA,并不能在RNA上編輯。

       來自密西根大學(xué)的一組研究人員發(fā)現(xiàn)了一種單一蛋白,能同時(shí)對(duì)DNA和RNA進(jìn)行CRISPR可編程切割,這一新技術(shù)未來有望用于治療與RNA相關(guān)的疾病-例如局灶性癲癇、杜氏肌營養(yǎng)不良癥以及帕金森病等。

       密西根大學(xué)生物化學(xué)系助理教授張燕(Yan Zhang),她表示:“我們發(fā)現(xiàn)的腦膜炎細(xì)菌Cas9有多重功用,讓我們有機(jī)會(huì)進(jìn)行雙重靶向——可以一次性在RNA和DNA上同時(shí)做基因編輯,又或者可以選擇只進(jìn)行單一的RNA編輯,而不會(huì)影響相應(yīng)的基因組位點(diǎn)。這賦予科學(xué)家更多的靈活性。”

NmeCas9

      在細(xì)胞中,染色體中含有的DNA可作為制造細(xì)胞所需物質(zhì)的永jiu性百科全書。但要真正完成生物進(jìn)程,細(xì)胞需要從染色體轉(zhuǎn)錄RNA。

      RNA重要的功能之一,就是在細(xì)胞里“復(fù)印”DNA片段,細(xì)胞內(nèi)的機(jī)制就可以解讀指令,然后制造蛋白。很多疾病的產(chǎn)生是源自RNA。

      這種xin發(fā)現(xiàn)的Cas9來自腦膜炎細(xì)菌,這種細(xì)菌每年會(huì)引發(fā)一些嚴(yán)重和致命的腦膜炎病例。

      研究人員利用他們新發(fā)現(xiàn)的NmeCas9構(gòu)建了新型CRISPR系統(tǒng),而且NmeCas9比CRISPR中使用的其他Cas9蛋白質(zhì)小得多,更有利于臨床上使用。

       張燕與文章一作:Beth A. Rousseau和Zhonggang Hou博士在密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室中檢測了NmeCas9蛋白。結(jié)果證明“CRISPR-Cas9完成的所有操作都可以在RNA水平上操控染色體。”

意外發(fā)現(xiàn)

      其實(shí)NmeCas9的發(fā)現(xiàn)是偶然發(fā)生的,當(dāng)時(shí)RNA是作為對(duì)照樣本的,但研究人員發(fā)現(xiàn)它也在減少。通過深入挖掘,研究人員發(fā)現(xiàn)了NmeCas9的雙重切割功能,并開始對(duì)其進(jìn)行生物化學(xué)測試。

      除了他們的發(fā)現(xiàn)之外,張燕也知道另外兩個(gè)小組正在準(zhǔn)備報(bào)告或剛剛報(bào)道了來自其他細(xì)菌的Cas9蛋白,它們可以在沒有任何刺激輔因子的情況下進(jìn)行RNA靶向,而不像以前的RNA編輯CRISPR-Cas9技術(shù)。

      “如果NmeCas9能夠在活細(xì)胞中發(fā)揮作用,我們可以將其開發(fā)為編輯信使RNA轉(zhuǎn)錄本的工具,這意味著我們可以在不操縱基因的情況下阻斷基因產(chǎn)物,”張燕說,“我們也可以利用它作為一種研究工具,將熒光標(biāo)記物標(biāo)記到特定的RNA序列,或阻止事件如RNA剪接的發(fā)生。”

       這一研究團(tuán)隊(duì)希望將來可以將其應(yīng)用到人類細(xì)胞,如果成功的話,將能干預(yù)因RNA變異或者RNA剪接,運(yùn)輸?shù)冗^程異常而導(dǎo)致的疾病。

 

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