中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心(中科院神經(jīng)所)楊輝團(tuán)隊(duì)通過對(duì)微生物大規(guī)模宏基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)兩類新的CRISPR/Cas13系統(tǒng)，通過一系列工程化改造開發(fā)了一套高效率和高特異性的RNA編輯工具，該工具對(duì)開發(fā)基于RNA編輯的基因治療手段具有重要的促進(jìn)作用。該研究成果5月3日在線發(fā)表于《自然—方法》。
CRISPR/Cas13是一類RNA介導(dǎo)的靶向RNA切割的系統(tǒng)，它被廣泛地應(yīng)用于RNA敲低、RNA單堿基編輯、以及核酸檢測(cè)領(lǐng)域(比如新冠病毒檢測(cè))。相比于傳統(tǒng)的RNA干擾技術(shù)，Cas13系統(tǒng)具有更高的敲低效率和特異性;而且，相比于Cas9介導(dǎo)的DNA編輯技術(shù)，Cas13不會(huì)對(duì)基因組造成永久性改變，甚至可以通過藥物調(diào)控RNA編輯，使其具有可逆性，因此在疾病治療上具有比較獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
“之前發(fā)現(xiàn)的Cas13系統(tǒng)都是從可培養(yǎng)的微生物基因組數(shù)據(jù)中挖掘的，然而自然界中90%的微生物都是不可培養(yǎng)的。因此，我們團(tuán)隊(duì)這次把目標(biāo)聚焦在挖掘未獲培養(yǎng)的自然微生物宏基因組數(shù)據(jù)。” 楊輝告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，這項(xiàng)研究通過精巧的計(jì)算生物學(xué)算法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，鑒定到了兩個(gè)新的Cas13家族，并命名為Cas13X和Cas13Y，其中，Cas13X.1蛋白比常用的RfxCas13d蛋白還要小將近200個(gè)氨基酸，為目前最小的Cas13蛋白。通過對(duì)大量?jī)?nèi)源基因位點(diǎn)進(jìn)行RNA敲低實(shí)驗(yàn)，Cas13X.1展現(xiàn)了與RfxCas13d同樣的高活性和高特異性。之后，楊輝團(tuán)隊(duì)在Cas13X.1的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種迷你型的RNA單堿基編輯工具，并顯示極低的脫靶活性。
這項(xiàng)工作證明Cas13X.1在RNA編輯方面具有非常大的應(yīng)用潛力，有望在未來(lái)成為一種高效和安全的RNA治療藥物，為疾病 (尤其是罕見病) 基因治療提供了更多的選擇。“終于了有我們自己的基因編輯工具，專利不再受制于人”。據(jù)了解，楊輝實(shí)驗(yàn)室目前正在超過10種罕見病、數(shù)種常見病上面測(cè)試Cas13X的治療效果，希望Cas13X能夠早日應(yīng)用到臨床上，造福患者。(黃辛)
關(guān)鍵詞： 基因剪新系統(tǒng)
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