中美兩組華人學(xué)者團隊，先后開發(fā)新型基因編輯技術(shù)
撰文 | 丁儀辭
責(zé)編 | 葉水送
基因編輯技術(shù)近年來備受關(guān)注，CRISPR及其相關(guān)蛋白所構(gòu)成的CRISPR/Cas系統(tǒng)可實現(xiàn)在不同生物環(huán)境中的基因的定向敲除、插入、點突變等操作，因此成為科學(xué)家進行基因編輯工具的首選。最近來自中美兩組華人學(xué)者團隊，先后開發(fā)新型基因編輯技術(shù)，備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。
7月5日，麻省理工學(xué)院張鋒教授在Science上發(fā)表了一項研究，將CRISPR技術(shù)與DNA轉(zhuǎn)座相結(jié)合，實現(xiàn)了RNA引導(dǎo)的DNA定向插入。[1]
ShCAST系統(tǒng)的a) 構(gòu)成及b)作用模型
DNA轉(zhuǎn)座是一種細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象，廣泛存在于多種原核與真核細胞內(nèi)。在此前的研究中，DNA定向插入是通過具有核酸酶活性的Cas9和Cas12蛋白切割目標位點，再通過細胞內(nèi)源的DNA損傷修復(fù)機制如重組修復(fù)，將新的基因整合到目標位點上。這種編輯方式的插入效率底下且受到細胞自身DNA損傷修復(fù)功能的限制。而關(guān)于CRISPR/Cas系統(tǒng)和類Tn7轉(zhuǎn)座子相關(guān)聯(lián)的研究，則為改進這種基因定向插入技術(shù)提供了思路。[2]
此次研究中，張鋒團隊構(gòu)建了源自藍細菌（Scytonema hofmanni）的CRISPR相關(guān)轉(zhuǎn)座酶（ShCAST），將基因定向地整合到大腸桿菌基因組中，并通過一系列實驗探究，提出了RNA引導(dǎo)的DNA定向插入過程模型。
根據(jù)相關(guān)內(nèi)容介紹，7月15日，北京大學(xué)魏文勝研究團隊以長文形式在Nature Biotechnology雜志在線發(fā)表了題為“Programmable RNA editing by recruiting endogenous ADAR using engineered RNAs”的研究論文，首次報道了名為LEAPER的新型RNA單堿基編輯技術(shù)。
與傳統(tǒng)的核酸編輯技術(shù)需要向細胞同時遞送編輯酶（如Cas蛋白）及向?qū)NA不同，LEAPER系統(tǒng)僅需要在細胞中表達向?qū)NA即可招募細胞內(nèi)源脫氨酶實現(xiàn)靶向目標RNA的編輯。
研究者利用該技術(shù)，在一系列疾病相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄本中實現(xiàn)了高效、精準的編輯，并成功修復(fù)了來源于Hurler綜合征病人的α-L-艾杜糖醛酸酶缺陷細胞。該技術(shù)的建立，為生命科學(xué)基礎(chǔ)研究和疾病治療提供了一種全新的工具。
北京大學(xué)講席教授謝曉亮高度評價了魏文勝團隊的工作,
“基因編輯是近年來方興未艾的研究領(lǐng)域。在美國以張鋒、劉如謙為代表的華人科學(xué)家在該領(lǐng)域作出了卓越的貢獻。而在中國少數(shù)科學(xué)家急功近利，要么結(jié)果無法重復(fù)，要么靠闖過倫理紅線博人眼球，帶來了負面的國際影響。”他認為“魏文勝的北大團隊經(jīng)過不斷努力，在中國做出了LEAPER。這是一項非常有原創(chuàng)性的工作，他們?yōu)橹袊茖W(xué)家樹立了榜樣?！?/span>
注：本文部分內(nèi)容來自北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院網(wǎng)站。
參考資料
1.Strecker, J. et al. RNA-guided DNA insertion with CRISPR-associated transposases. Science (80-. ). 365, 48–53 (2019).
2.Peters, J. E., Makarova, K. S., Shmakov, S. & Koonin, E. V. Recruitment of CRISPR-Cas systems by Tn7-like transposons. Proc. Natl. Acad. Sci. 114, E7358–E7366 (2017).
3.Qu et al. Programmable RNA editing by recruiting endogenous ADAR using engineered RNAs. Nat Biotech. 2019.
