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新的CRISPR-Cas9工具可精确编辑RNA和DNA

2019-04-28 09:20:07 • 来源：

已经彻底改变疾病研究的工具可能很快会变得更好，这要归功于细菌中的偶然发现导致了许多最严重的脑膜炎病例。这种工具被称为CRISPR-Cas9，可以作为分子剪刀，能够在正确的位置切割DNA。但它不能削减细胞中发现的其他种类的遗传物质，称为RNA。

新的CRISPR-Cas9工具可精确编辑RNA和DNA

现在，研究人员在美国密歇根大学发现了一种单一的蛋白可在DNA和RNA进行CRISPR-风格，精准的可编程切割。这种蛋白质是最初的几种Cas9s之一，可用于两种类型的遗传物质而无需人工辅助成分。

他们在实验室试管中进行的最初生物化学研究发表在Molecular Cell杂志上，显示了使用名为NmeCas9的蛋白质的新CRISPR方法的前景。它来源于脑膜炎奈瑟菌(Neisseria meningitidis)，这种细菌每年引起一些最严重和致命的脑膜炎病例。

现在，该团队正在努力测试活细菌细胞中的工具，看看NmeCas9是否达到了他们在试管中看到的效果。他们希望最终进入人体细胞。如果它起作用，NmeCas9可以帮助扩展CRISPR在许多疾病中研究 - 或许可能干预 - 的作用。

“我们的蛋白质具有双重功能 - 能够同时靶向DNA和RNA - 这一事实使我们有机会开发平台进行双重靶向，”负责生物化学的UM助理教授Yan Zhang博士说。研究小组。“它可能会同时对RNA和DNA进行CRISPR切割，或者只对单链信使RNA进行切割，而不会影响基因组区域。”

在细胞中，染色体中包含的DNA充当了制造细胞所需内容的永久性百科全书。但要实际制造任何东西，细胞需要从染色体转录的RNA。

RNA在细胞中最重要的功能之一是DNA的“复制”，因此细胞内的机器可以读取指令并制造蛋白质。许多疾病都是由细胞RNA问题引起的。

Zhang和共同第一作者Beth A. Rousseau和Hougang Zhong，Ph.D。在UM医学院的实验室开发并测试了NmeCas9蛋白。

魔术剪刀

CRISPR“剪刀”技术在短短五年内改变了研究。它使数百个科学家团队能够剪掉突变的染色体部分，或者看看当某个基因不存在时会发生什么。

为了简单地理解CRISPR，想象一把剪刀的一侧有一个拉链连接到刀片的尖端。为了在正确的位置切割一段DNA，拉链必须与一段DNA完全匹配，直到那个位置 - 形成一个紧密的粘合，将剪刀定位在正确的位置。

在CRISPR中，“拉链”由特殊设计的RNA制成，“剪刀”效应来自于利用称为Cas9的蛋白质或酶的天然切割作用。CRISPR革命使得设计独特的RNA拉链成为可能，这些拉链可以附着在疾病中发挥作用的特定基因，并将其切除。

据报道，首次使用CRISPR切割有缺陷的DNA部分的人体临床试验正在中国进行，准备开始在美国研究也正在研究是否可以通过研究来改变含有疾病相关基因突变的人类胚胎尽管对这种做法的伦理含义存在争议，但称为“种系编辑”。

灵巧的剪刀 - 意外

张和她的团队开发的新技术旨在生产一对通用基因剪刀。而且，由于NmeCas9是比CRISPR编辑中使用的其他Cas9蛋白小得多的蛋白质，他们希望它更有用。

NmeCas9的发现是偶然发生的，当时研究小组正在研究切割DNA中NmeCas9蛋白的基本功能。UM团队使用RNA作为比较，或对照样本 - 但注意到它也被削减了。

深入挖掘，他们发现了NmeCas9的双切割功能，并开始进行生物化学测试。

除了他们的发现之外，他们还意识到其他群体也在准备报告来自其他细菌的Cas9蛋白，这些蛋白可以进行不需要任何刺激性辅因子的RNA靶向。

“如果NmeCas9在体外活细胞中发挥作用，我们可以将其作为编辑信使RNA转录物的工具进行开发，这意味着我们可以在不操纵基因本身的情况下阻断基因产物，”张说。“我们也可以利用它作为一种研究工具，为特定的RNA序列提供荧光标记，或阻断RNA剪接等事件。所有用CRISPR Cas9操纵染色体的方法，我们可以做到RNA水平。“

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