北京大學(xué)研究人員近日在英國期刊《自然·生物技術(shù)》雜志在線發(fā)表研究論文，首次報(bào)道了一種新型的核糖核酸（RNA）單堿基編輯技術(shù)。利用該技術(shù)，研究人員在一系列疾病相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄本中實(shí)現(xiàn)了高效、精準(zhǔn)的編輯。該技術(shù)的建立為生命科學(xué)基礎(chǔ)研究和疾病治療提供了一種全新的工具。
近年來，以CRISPR/Cas9為代表的基因組編輯技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，即利用細(xì)菌特有的免疫系統(tǒng)及一種名為Cas9的酶對(duì)目標(biāo)細(xì)胞DNA序列進(jìn)行修改，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)由基因缺陷所引起的疾病的有效治療。
課題組專家，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心研究員魏文勝介紹，雖然這項(xiàng)技術(shù)影響深遠(yuǎn)，但目前存在的一系列問題使其在臨床治療應(yīng)用中遭遇瓶頸，例如由蛋白過表達(dá)引起的DNA/RNA水平的脫靶效應(yīng)，由外源蛋白表達(dá)引起的機(jī)體免疫反應(yīng)及損傷等。問題的根源之一在于當(dāng)前的基因編輯體系依賴于外源編輯酶或效應(yīng)蛋白的表達(dá)。為此，亟須建立新型基因編輯工具，特別是擺脫傳統(tǒng)技術(shù)依賴于外源蛋白表達(dá)的桎梏。
RNA是存在于生物細(xì)胞以及部分病毒、類病毒中的遺傳信息載體。魏文勝課題組在研究中首次發(fā)現(xiàn)，只需轉(zhuǎn)入一條特殊設(shè)計(jì)的“向?qū)?rdquo;RNA，就能夠通過招募細(xì)胞內(nèi)源的蛋白對(duì)目標(biāo)RNA上特定的腺苷酸產(chǎn)生高效精準(zhǔn)的編輯，并不需要引入任何外源效應(yīng)蛋白。這種新型RNA編輯技術(shù)被命名為LEAPER。
深入研究表明，LEAPER具有廣泛的適用性，能對(duì)RNA分子上絕大多數(shù)的腺苷酸位點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)編輯。在人的肺臟成纖維細(xì)胞、支氣管上皮細(xì)胞及T細(xì)胞中，LEAPER的編輯效率可達(dá)80%，顯示出該技術(shù)在疾病治療中巨大的應(yīng)用前景。此技術(shù)的高效、精準(zhǔn)的特性也在一些應(yīng)用嘗試中得到充分驗(yàn)證。例如，研究人員利用此技術(shù)成功修復(fù)了來源于IH型粘多糖病病人的缺陷細(xì)胞，為成功修復(fù)致病突變提供了一種手段。
課題組表示，LEAPER充分利用了細(xì)胞中天然存在的機(jī)制：僅用一條RNA就實(shí)現(xiàn)了精確高效的RNA單堿基編輯，從而避免了任何由于表達(dá)外源效應(yīng)蛋白而引起的各種潛在問題，因而是一種較為安全的基因編輯工具。
“這種新型的基因編輯技術(shù)在科學(xué)研究和疾病治療中顯示出可觀的優(yōu)勢(shì)與潛能，同時(shí)也為發(fā)展基于細(xì)胞內(nèi)源機(jī)制的基因編輯技術(shù)指明了方向。”魏文勝說。
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