比RNAi更好?! 諾獎得主Jennifer Doudna發表CRISPR新工具調降RNA  

日期2022-06-23
(圖片改自wikimedia)


近(20)日,諾貝爾生醫獎得主、參與多家基因編輯生技公司創辦的Jennifer Doudna,其在加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)的研究團隊,找到了一種脫靶效應更低、有效率的新型基因編輯系統「CRISPR-Csm」,可在細胞核和細胞質中調降(knockdown)目標RNA,有機會成為比現有的RNA干擾(RNAi)、Cas13更有效率的RNA介導工具。這項研究發表在預印本平台《bioRxiv》上。
 
在此研究中,研究團隊希望找出能在不改變DNA的前提下,調整細胞內RNA和蛋白質濃度的新工具。雖然目前已經能夠利用RNAi達成這個目標,但依然面臨系統切割到非目標序列,或是無法應用在某些缺少RNAi機制的生物系統(例如出芽性酵母菌)的挑戰。
 
另一方面,Cas13雖然也被視為潛力選項之一,但該研究指出,Cas13可能也是造成脫靶效應的原因之一。研究團隊認為,Cas蛋白家族因為是由多個次單元組成、具有複雜性,因此只有很少數的Cas蛋白能在真核生物中操作,因此他們將目光轉向Csm蛋白。
 
研究團隊表示,雖然Csm只普遍存在於原核生物體內,但可以導入真核生物系統中,而不會和宿主自己的RNA系統產生作用。比起現有的RNA介導(mediated)工具,Csm是更安全、更有效率的RNA調降新工具。比起主要作用在細胞質的RNAi,Csm還可以鎖定細胞核中的非編碼RNA和前體信使RNA(pre-mRNA)。
 
另一方面,和Cas13相比,Csm只會在CRISPR RNA(crRNA)的目標互補區域順式切割(cis-cleavage),而不會造成反式切割(trans-cleavage);此外,Csm介導的RNA切割不會傾向發生在特定的核苷酸鹼基,也不會直接受到比鄰標靶的序列影響。
 
研究團隊也利用RNA定序,檢查Csm、Cas13和RNAi介導的調降成果,並發現由Casm介導的RNA調降,包括在細胞核非編碼RNA及細胞質內的mRNA,效率(efficiency)皆超過九成,特異性(specificity)則比Cas13來得更佳,脫靶效應比Cas13低了10倍。
 
目前Doudna團隊已經為此技術申請美國專利及商標。
 
參考資料:
https://endpts.com/doudna-research-team-finds-crispr-csm-delivery-potentially-outperforms-rnai-cas13/
原文研究:
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.06.20.496908v1
(編譯 / 吳培安)