新的CRISPR平台扩展了RNA编辑功能

基于CRISPR的工具彻底改变了我们针对疾病相关基因突变的能力。CRISPR技术包括一系列可以操纵基因及其表达的工具，包括用Cas9和Cas12酶靶向DNA，用Cas13酶靶向RNA。这个系列提供了不同的策略来解决变异。与目标疾病相关的RNA突变相对较短，可以避免基因组的永久性改变。此外，使用CRISPR/Cas9介导的编辑很难编辑一些细胞类型，如神经元，需要新的策略来治疗影响大脑的破坏性疾病。

麻省理工学院的麦戈文研究所和博士研究所以及哈佛大学的核心成员张峰和他的团队现在开发了一种叫做RESCUE(针对特定C-to-U交换的RNA编辑)的策略，这种策略在《科学》杂志上有所描述。

张和他的团队，包括第一批合作者Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg(现在都是麦戈文的研究人员)，使用失活的Cas13来指导RESCUE靶向RNA转录物上的胞嘧啶碱基，并使用一种新的和进化的可编程酶来将不需要的胞嘧啶转化为尿苷——从而指导RNA指令的改变。拯救是基于修复，这是张团队开发的一种技术，可以将RNA中的腺嘌呤碱基转化为肌苷。

RESCUE显著扩展了CRISPR工具可以定位的范围，包括蛋白质中的可修改位点，如磷酸化位点。这些位点作为蛋白质活性的开/关开关，特别是在信号分子和癌症相关途径中发现。

“为了治疗导致疾病的基因变化的多样性，我们需要一系列精确的技术来选择。通过开发这种新的酶，并将其与CRISPR的可编程性和准确性相结合，我们可以填补工具箱中的关键空白，”詹姆斯大学神经科学教授张和麻省理工学院的帕特里夏波伊特拉斯说。张先生就职于麻省理工学院脑与认知科学和生物工程系。

将RNA编辑的范围扩大到新的目标。

先前开发的修复平台使用RNA靶向CRISPR/Cas13来引导RNA editor的活性域ADAR2到特定的RNA转录物，在其中它可以将核苷酸碱基腺嘌呤转换为肌苷，或将字母A转换为I。张与他的同事融合修复并在实验室中进化，直到它可以将胞嘧啶转换为尿苷，或将C转换为u。

您可以启动RESCUE到任何选定的RNA，然后通过平台的演进ADAR2组件执行C-to-U编辑。该团队将新平台引入人类细胞，表明它们可以针对细胞中的天然RNA，以及合成RNA中的24种临床相关突变。然后，他们进一步优化救援，减少脱靶剪辑，同时对目标剪辑进行最小化破坏。

新的目标即将到来。

通过拯救扩大靶向意味着通过翻译后修饰(如磷酸化、糖基化和甲基化)调节许多蛋白质活性和功能的位点现在可以更容易地编辑。

RNA编辑的主要优势之一是它的可逆性，这与DNA水平的变化相反，后者是永久性的。因此，在可能需要临时修改而不是永久修改的情况下，可以临时部署救援。为了证明这一点，研究小组表明，在人类细胞中，RESCUE可以针对编码-连环蛋白的RNA中的特定位点，已知-连环蛋白在蛋白质产物上被磷酸化，导致-连环蛋白的激活和细胞生长的暂时增加。如果这种变化是永久性的，它可能会使细胞容易发生不受控制的细胞生长和癌症，但通过使用救援，瞬时细胞生长可能会刺激伤口愈合，以应对急性损伤。

研究人员还瞄准了致病基因变体APOE4。APOE4等位基因一直是晚发型阿尔茨海默病发病的遗传风险因素。同源APOE4不同于APOE2，APOE2不是危险因素。只有两个区别(APOE4中的C和APOE2中的U)。张和他的同事将风险相关的APOE4 RNA引入细胞，并表明RESCUE可以将其特征Cs转化为APOE2序列，从而将风险转化为非风险变异。

为了推动将RESCUE推向临床的额外工作，并使研究人员能够将RESCUE作为一种工具来更好地了解导致疾病的突变，张实验室计划广泛共享RESCUE系统，因为它们与之前开发的CRISPR工具相同。该技术将通过非营利质粒库Addgene免费提供给学术研究。

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