Cell子刊:经过化学修饰的gRNA可将CRISPR-Cas13在人细胞核中的靶向效率提高2至5倍

2021-12-27 01:30:33 来源:
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2021年8同月11日讯/生物谷BIOON/源泉在一项在此之后学术研究当中,美国纽约大学和纽约基因序列组当该中心的Neville Sanjana助手及其工作团队为核酸RNA而不是DNA的CRISPR系统研发出有经过分析化学标记的向导RNA(gRNA),这是扩大基因序列标记及其暗示水平的最新努力。这些经过分析化学标记的gRNA极大地增强了在人类所蛋白当中核酸源泉、编辑和/或敲降(knockdown)源泉RNA的能力。相关学术研究结果于2021年8同月2日网络服务发表在Cell Chemical Biology科学杂志上,篇文章篇名为“Chemically modified guide RNAs enhance CRISPR-Cas13 knockdown in human cells”。

在这项在此之后学术研究当中,这些作者探索了一系列相同的经过标记的gRNA,并详细时说明了相比于尚未经过分析化学标记的gRNA,经过分析化学标记的gRNA如何将CRISPR-Cas13系统的核酸灵活性增加2至5倍。他们还注意到,优化的分析化学标记将CRISPR-Cas13的核酸活性从48不间断延长到4天。他们与来自Synthego公司和新泽西生物科学实验(New England BioLabs)的科学家们共同完成开发,产生了一个具有激酶浓缩和RNA分析化学专业知识的独有学术研究工作团队。为了系统设计这些优化的分析化学标记,他们核酸来自健康供者的人类所T蛋白当中的蛋白表面会受体和RNA大肠杆菌SARS-CoV-2的所有未知变体都具有的基因序列序列的“共通”图片。

增加CRISPR-Cas13核酸的灵活性和“寿命”对科学家们和用药研发者具有关键价值,可以容许更好地敲降基因序列,并有更多短时间学术研究受到敲降的基因序列如何冲击相关通路当中的其他基因序列。

篇文章共同完成第一作者、Sanjana科学实验访问学者学术研究员Alejandro Méndez-Mancilla时说,“CRISPR系统当中的gRNA递送可能具有挑战性,这是因为gRNA会快速降解,基因序列蒙受敲降的短时间受限于。我们受到了针对其他核酸DNA的CRISPR系统进行的gRNA标记的启发,一定会次测试经过分析化学标记的gRNA是否都能提高人类所蛋白当中核酸RNA的CRISPR-Cas13的敲降短时间。”

Sanjana科学实验之前的学术研究概要了针对CRISPR-Cas13的最佳gRNA设计应当,并于2020年3同月发表在Nature Biotechnology科学杂志上(Nature Biotechnology, 2021, doi:10.1038/s41587-020-0456-9)。在此基础上,这些作者在这项在此之后学术研究当中系统地系统设计和次测试了多种分析化学标记。例如,他们注意到,在人类所蛋白系当中,在gRNA当中加到三个用相同类型的肽键相互连接的核苷酸(硫代磷酸标记)对RNA分析化学合成的敲降能力延长了数天。在原代T蛋白当中,这种硫代磷酸标记将CD46(一种参与致病系统调控的受体)的暗示敲降了60%~65%,而在使用尚未经过标记的gRNA时仅将CD46暗示敲降了40%~45%。

这些作者还注意到,某些甲基化和交叉中止标记(inverted terminator modification)也能增加Cas13的活性。对于所有的分析化学标记而言,受到标记的RNA核苷酸所在的位置也很关键。当放于不正确时,这些标记导致gRNA不能发挥作用。篇文章共同完成第一作者、Sanjana科学实验访问学者学术研究员Hans-Hermann Wessels时说,“我们希望这些针对CRISPR-Cas13的经过分析化学标记的gRNA的必需性和稳定性的增加将有助于为核酸RNA的CRISPR激酶在原**白当中的使用铺平道路。”

Sanjana时说,“这些经过分析化学标记的gRNA进一步扩大了基因序列组和核苷酸组改建工程的工具箱。对于人类所基因序列组当中的非编码序列元件,核酸DNA可能相当那么必需,而其他菌种,如冠状大肠杆菌或流感大肠杆菌等RNA大肠杆菌,根本无法借助于现有的技术加以核酸。”

图片来自Cell Chemical Biology, 2021, doi:10.1016/j.chembiol.2021.07.011。

例如,这些作者在人类所蛋白当中次测试了敲除RNA大肠杆菌SARS-CoV-2的共通引导序列图片,注意到只有使用像Cas13这样的核酸RNA的CRISPR激酶才能借助。SARS-CoV-2进入蛋白并释放其RNA基因序列组,然后被核苷酸成更小的RNA,即亚基因序列组RNA。这些亚基因序列组RNA负责研发这种大肠杆菌粘贴所需的相同胺基酸,然后感染其他蛋白。这种共通引导序列在每个亚基因序列组RNA的开头被注意到。因此,一种必需核酸这种共通引导序列的方法可能会维护蛋白不受这种大肠杆菌的进一步粘贴和感染。

同样重要的是,CRISPR-Cas13都能在不永久性改变DNA基因序列组序列的情况下诱导基因序列暗示,相反像Cas9或Cas12a这样的核酸DNA的CRISPR激酶都能永久性改变DNA基因序列组序列。Sanjana指出有,“在生物医学学术研究和用药研发当中,举例来说趋向于于有别于瞬时调控来刺激基因序列暗示。例如,针对SARS-CoV-2的mRNA抗病毒是瞬时暗示的,而会导致一种致病遗忘,这种致病遗忘的持续短时间超过mRNA的暗示寿命。”(生物谷 Bioon.com)

请注意:

Alejandro Méndez-Mancilla et al. Chemically modified guide RNAs enhance CRISPR-Cas13 knockdown in human cells. Cell Chemical Biology, 2021, doi:10.1016/j.chembiol.2021.07.011.

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