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来源：Bioworld 2019年7月12日，基因编辑大神张锋在 Science 杂志发表了题为：A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing 的最新研究论文。该研究开发出了一种全新的RNA单碱基编辑器，这种名为RESCUE的RNA单碱基编辑器，利用dCas13，可以将RNA上特定位点的C变成U。这一新型系统允许进行之前无法进行的RNA编辑，极大的扩展了CRISPR技术在RNA编辑领域的应用。 基于CRISPR技术的基因编辑工具彻底改变了我们靶向与疾病相关的基因突变的能力。CRISPR技术包括一系列可以操纵基因及其表达的工具，包括靶向DNA的Cas9和Cas12酶，以及靶向RNA的Cas13酶等等。 任何时候，对于人体DNA的改变都应当谨慎对待，尤其是可遗传的改变。因此靶向与疾病相关的RNA突变是一个更安全的选择，可避免对基因组进行永久性改变及因此可能带来的潜在风险。此外，使用CRISPR / Cas9介导的DNA编辑难以编辑某些细胞类型，例如神经元，因此对于一些影响大脑的破坏性疾病，基于CRISPR的DNA编辑就有些无能为力了。 早在2017年，张锋团队就开发出了一种名为REPAIR的RNA单碱基编辑器，REPAIR利用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，能够特异性地将RNA上的腺嘌呤A转化为与鸟嘌呤G结构类似的肌苷I。 这一次，在REPAIR的基础上，张锋团队改进了RNA编辑器的活性结构域ADAR2，改进后的ADAR2能够将胞嘧啶C转化为尿嘧啶U。 这种RESCUE，可以靶向任何特定的RNA，通过改进的ADAR2组件执行C-to-U的单碱基编辑。然后，研究人员将其引入人体细胞，显示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。 接下来，研究人员进一步优化了RESCUE以减少脱靶编辑。 RNA编辑的一个主要优点是其可逆性，而DNA水平的变化则相反，是一种永久性的改变。因此，RESCUE可以用于需要临时修改但不是永久修改的情况。 为了验证这一点，张锋团队在人类细胞中，使用RESCUE靶向编码β-catenin的RNA中的特定位点，已知其在蛋白质产物上被磷酸化，导致β-连环蛋白活化和细胞生长的暂时增加。如果这种变化是永久性的，它可能使细胞易于发生不受控制的细胞生长和癌变，但通过使用RESCUE，瞬时细胞生长可能会刺激伤口愈合以应对急性损伤，而没有副作用。 此外，张锋团队还使用RESCUE编辑了致病基因变体APOE4。APOE4等位基因一直是晚发性阿尔茨海默病发展的遗传风险因素。 同种型APOE4与APOE2不同，而APOE2不是风险因素，APOE4与APOE2只有两个差异（APOE4中的C与APOE2中的U）。试验结果表明，RESCUE编辑成功将APOE4 RNA转换为APOE2 RNA，从而将风险因子转化为非风险因子。 张锋团队此次开发的RESCUE，极大的扩展了CRISPR工具可以定位的范围，这意味着通过翻译后修饰（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现在可以更容易地进行编辑。这些位点充当蛋白质活性的开关，特别是在信号分子和癌症相关途径中。 为了促进将RESCUE推向临床应用，以及让全世界更多研究人员能够使用RESCUE工具来更好地了解引起疾病的基因突变，张锋实验室计划免费分享RESCUE系统，就像分享他们团队之前开发的CRISPR工具一样，RESCUE系统将通过非营利性质粒库Addgene免费提供给学术研究。 ▎参考链接： http:///10.1126/science.aax7063 |
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