RESCUE：一種能夠擴展CRISPR工具靶向范圍的新型策略

這一技術(shù)將免費提供給學(xué)術(shù)研究使用

● 創(chuàng)新點

近年來，基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas從單一功能的剪切基因不斷擴展成對基因表達(dá)調(diào)控、基因突變位點糾正的多功能“基因工具包”。它的出現(xiàn)推動了基因編輯領(lǐng)域的發(fā)展，展現(xiàn)出了令人興奮的廣闊應(yīng)用前景。但是，CRISPR/Cas對基因組DNA堿基的編輯是不可逆的、永久性的改變，在某些情況下，可能會面臨一些潛在的問題。此外，CRISPR/Cas對諸如神經(jīng)元之類的原代細(xì)胞的編輯能力很弱，這也就限制了CRISPR/Cas在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用。為此，研究人員將編輯靶標(biāo)轉(zhuǎn)向了DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA——負(fù)責(zé)傳遞DNA的遺傳信息，并指導(dǎo)下游蛋白質(zhì)的翻譯。編輯修改RNA可以避免對基因組DNA的不可逆修改，又可以間接糾正下游突變的蛋白質(zhì)。

因肌苷（I）與鳥嘌呤堿基（G）相似，所以前者可以替代鳥嘌呤堿基合成具有正常生理功能的蛋白質(zhì)。2017年，美國麻省理工學(xué)院腦科學(xué)研究所張鋒團(tuán)隊在《科學(xué)》（Science）上發(fā)表了一項針對RNA編輯的全新CRISPR系統(tǒng)——REPAIR。該技術(shù)通過靶向RNA的CRISPR/Cas13蛋白與腺苷脫氨酶ADAR2結(jié)合在一起，將REPAIR編輯系統(tǒng)引導(dǎo)至特定的RNA位置，特異性地將RNA上的腺嘌呤堿基（A）修改為與鳥嘌呤堿基（G）結(jié)構(gòu)類似的肌苷（I）。

在已有的RNA編輯技術(shù)REPAIR基礎(chǔ)上，張鋒團(tuán)隊又發(fā)表了用于特異性交換胞嘧啶堿基（C）為尿苷（U）的RNA編輯策略RESCUE。RESCUE不僅擴大了對RNA的編輯范圍，還實現(xiàn)了對翻譯后修飾位點可逆、精準(zhǔn)的編輯，大大降低了對在靶RNA編輯的干擾，擴展了CRISPR工具可靶向的范圍。研究成果于2019年7月11日在線發(fā)表在《科學(xué)》（Science）上。

● 方法和結(jié)果

RESCUE策略是通過一種活性失活的CRISPR/Cas13蛋白將RESCUE引導(dǎo)到RNA中的胞嘧啶堿基（C）上，通過可編程的腺苷脫氨酶ADAR2將胞嘧啶堿基轉(zhuǎn)化為尿苷（U）。與REPAIR相比，RESCUE策略在保留從腺嘌呤堿基到肌苷轉(zhuǎn)換編輯活性的同時，又肩負(fù)從胞嘧啶堿基到尿苷轉(zhuǎn)換編輯的任務(wù)，實現(xiàn)了對RNA位點的多重編輯。在人體細(xì)胞中，研究人員證實RESCUE能夠特異靶向人細(xì)胞中的天然RNA及合成RNA中的24個臨床相關(guān)突變。

應(yīng)用前景

張鋒實驗室計劃將RESCUE技術(shù)免費提供給學(xué)術(shù)研究使用，更好地為研究人員糾正疾病基因的突變，有力地促進(jìn)RESCUE的發(fā)展和臨床應(yīng)用。

Source：ABUDAYYEH O O,GOOTENBERG J S, FRANKLIN B, et al. A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing[J]. Science, 2019, 365(6451)：382-386.