Nature子刊:新CRISPR工具可精确修饰活细胞RNA

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Nature Chemical Biology

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  CRISPR-Cas13是一种强大的RNA靶向技术,由于其精确性和减少的副作用,作为下一代基因治疗平台越来越受到关注。

  

CRISPR-Cas13是一种强大的RNA靶向技术,由于其精确性和减少的副作用,作为下一代基因治疗平台越来越受到关注。利用这一系统,KAIST的研究人员现已开发出世界上第一种能够在活细胞内无数转录物中选择性乙酰化(化学修饰)特定RNA分子的技术。这一突破使RNA功能的精确、可编程控制成为可能,并有望为基于RNA的治疗开发开辟新的途径。

KAIST宣布由生物科学系Won Do Heo教授领导的一个研究团队最近开发了一项突破性技术,能够使用CRISPR-Cas13系统选择性乙酰化人体内的特定RNA分子,这是一个RNA靶向平台,在基因领域越来越受到关注调控和基于RNA的治疗。

RNA分子可以进行化学修饰,即添加特定的化学基团,从而改变其功能和行为,而不会改变其潜在的核苷酸序列。然而,这些修饰中的一些,即转录后基因调控的关键层,仍然缺乏了解。其中,N4-乙酰胞苷(ac4C)一直是个谜,人们一直在争论它在人类信使RNA(mRNA)中的存在和功能,而信使RNA是编码蛋白质的RNA。

为了解决这个差距,KAIST研究团队开发了一种靶向RNA乙酰化系统,命名为dCas13-eNAT10。该平台结合了一种催化活性不高的Cas13酶(dCas13),该酶引导系统到达特定的RNA靶点,以及NAT10酶(eNAT10)的超活性变体,该酶执行RNA乙酰化。这种方法能够在细胞内大量转录物中只精确乙酰化所需的RNA分子。

使用该系统,研究人员证明,导向RNA可以将dCas13-eNAT10复合物导向乙酰化特定RNA靶点,乙酰化显著增加了修饰mRNA的蛋白质表达。此外,研究首次揭示了RNA乙酰化在细胞内RNA定位中起作用,促进RNA从细胞核向细胞质的输出,这是基因表达调控的关键步骤。

为了验证其治疗潜力,该团队使用一种常用的腺相关病毒(AAV)成功地将靶向RNA乙酰化系统传递到活小鼠的肝脏中基因治疗矢量。这标志着首次证明体内RNA修饰,将RNA化学修饰工具的适用范围从细胞培养模型扩展到活生物体。

Won Do Heo教授之前开发了使用RNA基因剪刀和用光激活RNA基因剪刀法的新型冠状病毒治疗技术,他说:“现有的RNA化学修饰研究在控制特异性、时间性和空间性方面面临困难。然而,这项新技术允许对所需RNA进行选择性乙酰化,为准确详细地研究RNA乙酰化的功能打开了大门。本研究开发的RNA化学修饰技术可以作为一种基于RNA的治疗剂和未来调节生物体RNA功能的工具而广泛应用。"


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