《Cell》揭密CRISPR/Cas7-11結構 創新基因編輯工具精準切割RNA!

日期2022-06-01
《Cell》揭密CRISPR/Cas7-11結構 創新基因編輯工具精準切割RNA!
美國時間27日,美國麻省理工學院(MIT)麥戈文腦科學研究所(McGovern Institute for Brain Research)與東京大學(University of Tokyo)合作,針對首款可在不傷害細胞的狀況下,對RNA進行精準切割的CRISPR/Cas7-11基因編輯工具進行研究,發展出更小結構的Cas7-11S,可以放入單個病毒載體中進行創新的基因治療。該研究發表於《Cell》。
 
過去十年發展的CRISPR/Cas9基因編輯工具僅能作用於DNA,麥戈文腦科學研究所研究人員Jonathan Gootenberg表示,對於治療遺傳性疾病方面,永久改變DNA是十分有效的,但針對感染、受傷或一些暫時性的疾病,靶向RNA進行暫時的編輯更有效果,可在DNA轉錄後就降解掉。
 
在Omar Abudayyeh與Gootenberg發現Cas7-11之前,唯一可以靶向RNA的基因編輯工具為Cas13,但其僅對於檢測一段RNA是否存在有效,可應用於診斷檢測,但對於靶向RNA進行編輯和治療卻不是很有用。
 
Cas7-11的發現為精準RNA編輯打開新的大門,但結構巨大的Cas7-11難以放入單個病毒載體中,因此研究人員為了瞭解Cas7-11的整體結構,利用低溫電子顯微鏡進行研究,發現Cas7-11是五種獨立的Cas酵素融合體,融合成一個單一的基因。
 
了解Cas7-11的結構後,就可以了解目標tRNA和引導RNA(guide RNA)結合的過程與步驟,也能得知Cas7-11哪些部位是辨識和切割RNA的關鍵,讓未來的研究人員可以更進一步瞭解Cas7-11是如何在人體細胞內靶向目標、執行任務。
 
這次的研究還發現了Cas7-11中具有一段沒有任何明顯功能的蛋白質,研究人員可以移除這段蛋白質,重新設計出更小的Cas7-11,研究人員將其稱為Cas7-11S,縮小的Cas7-11S可以包裝到單個病毒載體中,遞送到哺乳類動物細胞中,有效地靶向RNA。
 
目前,該研究團隊正規畫進一步研究,在發現Cas7-11的原始細菌中與Cas7-11相互作用的蛋白質,並持續開發Cas7-11的治療應用。
 
Abudayyeh指出,Cas7-11若持續發展,在未來,民眾可以在進行RNA基因療法時,改變人體的RNA,但停止治療時,這種基因修飾作用就會隨著停止,將成為一款全新的基因療法。
 
參考資料:https://news.mit.edu/2022/convenience-sized-rna-editing-0531
論文:DOI:https ://doi.org/10.1016/j.cell.2022.05.003
 
(編譯/李林璦)