▎藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)編輯
一周多前，頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志才剛剛報(bào)道著名學(xué)者張鋒教授在基因療法領(lǐng)域做出的潛在顛覆性變革。不到半個(gè)月，張鋒教授團(tuán)隊(duì)又在《自然》子刊《自然-生物技術(shù)》發(fā)表一篇關(guān)于RNA編輯的重要論文。一些醫(yī)藥行業(yè)的知名媒體表示，這可能是RNA編輯的一大突破！
作為CRISPR基因編輯技術(shù)的先驅(qū)，張鋒教授團(tuán)隊(duì)的這篇論文依舊把重點(diǎn)放在了CRISPR-Cas13基因編輯系統(tǒng)上。研究人員們指出，這一斬獲諾獎(jiǎng)的技術(shù)有著諸多應(yīng)用前景，而最為前沿的方向之一，就是用于RNA的編輯。如果說(shuō)DNA編輯是重新書寫生命的藍(lán)圖，那么RNA編輯則沒(méi)有那么極端。與DNA編輯不同，它不會(huì)永久改變基因組的遺傳密碼，而只會(huì)對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行暫時(shí)的調(diào)控——如果某個(gè)致病基因表達(dá)過(guò)多，我們可以通過(guò)RNA編輯的方法控制它的表達(dá)量；而如果某個(gè)致病基因上存在突變，我們也可以暫時(shí)讓它恢復(fù)正常。既然RNA編輯相對(duì)DNA編輯有其多個(gè)優(yōu)勢(shì)，那為什么科學(xué)家們之前沒(méi)有在這個(gè)領(lǐng)域上做出太多突破呢？很大程度上，這是因?yàn)?strong>CRISPR-Cas13系統(tǒng)很難直接應(yīng)用于RNA編輯。具體一點(diǎn)說(shuō)，這是因?yàn)檫@套系統(tǒng)里關(guān)鍵的Cas13酶尺寸太大，難以通過(guò)傳統(tǒng)的AAV病毒載體進(jìn)行遞送——這正是目前應(yīng)用得最廣泛的病毒載體。為了克服這個(gè)困難，研究人員們?cè)谠松镆约安《镜幕蚪M里尋找全新的Cas13酶，并發(fā)現(xiàn)兩類“超級(jí)迷你”的Cas13家族：Cas13bt與Cas13ct。與一些Cas13酶相比，它們的尺寸幾乎要小上將近一半！由于前者在哺乳動(dòng)物中的活性更高，Cas13bt也被選作后續(xù)的研究對(duì)象。在Cas13bt小家庭里，一共有16個(gè)蛋白成員。初步的研究表明，它們具有在CRISPR RNA的指導(dǎo)下靶向RNA，并“切開(kāi)”RNA的能力。在人類細(xì)胞系里，研究人員所選擇的Cas13bt1與Cas13bt3兩個(gè)蛋白也能夠敲低報(bào)告基因的表達(dá)，證明了它們的功能性。隨后，研究團(tuán)隊(duì)將失活的Cas13bt1與Cas13bt3蛋白引入已有的RNA編輯工具REPAIR與RESCUE中，評(píng)估它們的應(yīng)用潛力。與預(yù)期一樣，這兩個(gè)蛋白在RNA編輯工具里也能發(fā)揮自己的功效，將對(duì)應(yīng)的RNA堿基進(jìn)行編輯。▲這套系統(tǒng)能裝進(jìn)AAV2載體中（圖片來(lái)源：參考資料[1]）
更令人可喜的是，尺寸較小的Cas13bt蛋白還能直接被裝進(jìn)AAV載體，進(jìn)行遞送。研究人員們將REPAIR系統(tǒng)需要的CRISPR RNA與Cas13bt1一起裝進(jìn)了AAV2載體中，確認(rèn)其能對(duì)人類細(xì)胞系進(jìn)行編輯。但研究人員們也發(fā)現(xiàn)，這一系統(tǒng)目前的編輯效率還不高，低于質(zhì)粒DNA的轉(zhuǎn)染效率，這也表明這一系統(tǒng)還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。“AAV是許多不同的遞送方式之一。我們之所以探索AAV，是因?yàn)樗挥谧畛墒斓牟《具f送方式之列。但我們也在研究其他系統(tǒng)，”張鋒教授說(shuō)道，“我們需要探索許多不同的遞送方法，因?yàn)椴煌倪f送方法可能適用于不同的組織。我們希望在應(yīng)用上選擇最好的遞送手段。”▲本研究負(fù)責(zé)人是知名生物學(xué)家張鋒教授（圖片來(lái)源：張鋒教授實(shí)驗(yàn)室主頁(yè)）
綜合來(lái)看，本研究發(fā)現(xiàn)的Cas13bt蛋白為體內(nèi)RNA調(diào)控提供了一項(xiàng)重要的新工具。在細(xì)胞系中，這些蛋白也得到了概念上的驗(yàn)證。未來(lái)，我們期待它能得到進(jìn)一步優(yōu)化，早日在臨床上得到應(yīng)用。參考資料：
[1] Kannan, S., Altae-Tran, H., Jin, X. et al. Compact RNA editors with small Cas13 proteins. Nat Biotechnol (2021). https://doi.org/10.1038/s41587-021-01030-2
[2] Feng Zhang's lab develops potential breakthrough in RNA editing delivery using 'ultracompact' versions of Cas13, Retrieved August 30, 2021, from https://endpts.com/feng-zhangs-lab-develops-potential-breakthrough-in-rna-editing-delivery-with-ultracompact-versions-of-cas13/
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