新的CRISPR平臺擴展了RNA編輯功能

基于CRISPR的工具徹底改變了我們靶向與疾病相關的基因突變的能力。CRISPR技術包括一系列可以操縱基因及其表達的工具，包括用Cas9和Cas12酶靶向DNA，用酶Cas13靶向RNA。該系列提供了解決突變的不同策略。靶向與疾病相關的RNA突變相對較短，可避免對基因組進行**性改變。此外，使用CRISPR / Cas9介導的編輯難以編輯某些細胞類型，例如神經元，并且需要新策略來治療影響大腦的破壞性疾病。

麻省理工學院麥戈文研究所和博士研究所以及哈佛大學核心成員馮章及其團隊現已開發出一種名為RESCUE(特定C到U交換的RNA編輯)的策略，在“ 科學 ”雜志上有所描述。

張和他的團隊，包括**位合作者Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg(現在都是McGovern研究員)，利用一種失活的Cas13來指導RESCUE在RNA轉錄物上靶向胞嘧啶堿基，并使用一種新的，進化的可編程酶進行轉換不需要的胞嘧啶進入尿苷 - 從而指導RNA指令的改變。RESCUE建立在REPAIR的基礎之上，這是由Zhang的團隊開發的一種技術，可將腺嘌呤堿基轉化為RNA中的肌苷。

RESCUE顯著擴展了CRISPR工具可以定位的范圍，包括蛋白質中可修飾的位置，例如磷酸化位點。這些位點充當蛋白質活性的開/關開關，特別是在信號分子和癌癥相關途徑中發現。

“為了治療導致疾病的遺傳變化的多樣性，我們需要一系列精確的技術可供選擇。通過開發這種新酶并將其與CRISPR的可編程性和精確性相結合，我們能夠填補工具箱中的關鍵空白“麻省理工學院的James和Patricia Poitras神經科學教授張說。張先生在麻省理工學院腦與認知科學與生物工程系任職。

將RNA編輯的范圍擴展到新目標

先前開發的REPAIR平臺使用RNA靶向CRISPR / Cas13將RNA編輯器的活性結構域ADAR2引導至特定的RNA轉錄物，其中它可以將核苷酸堿基腺嘌呤轉化為肌苷，或將字母A轉換為I.張和同事們REPAIR融合并在實驗室中進化，直到它可以將胞嘧啶改為尿苷，或C至U.

可以將RESCUE引導至任何選擇的RNA，然后通過平臺的演化ADAR2組件執行C-to-U編輯。該團隊將新平臺帶入人體細胞，顯示它們可以靶向細胞中的天然RNA，以及合成RNA中的24個臨床相關突變。然后，他們進一步優化了RESCUE以減少脫靶編輯，同時最小程度地破壞了目標編輯。

新目標即將到來

通過RESCUE擴展靶向意味著通過翻譯后修飾(例如磷酸化，糖基化和甲基化)調節許多蛋白質的活性和功能的位點現在可以更容易地進行編輯。

RNA編輯的一個主要優點是其可逆性，與DNA水平的變化相反，后者是**性的。因此，RESCUE可以暫時部署在可能需要臨時修改但不是**修改的情況下。為了證明這一點，該團隊表明，在人類細胞中，RESCUE可以靶向編碼β-連環蛋白的RNA中的特定位點，已知其在蛋白質產物上被磷酸化，導致β-連環蛋白活化和細胞生長的暫時增加。如果這種變化是**性的，它可能使細胞易于發生不受控制的細胞生長和癌癥，但通過使用RESCUE，瞬時細胞生長可能會刺激傷口愈合以應對急性損傷。

研究人員還針對致病基因變體APOE4 。APOE4等位基因一直是晚發性阿爾茨海默病發展的遺傳風險因素。同種型APOE4與APOE2不同，APOE2不是風險因素，只有兩個差異(APOE4中的C與APOE2中的U)。Zhang及其同事將風險相關的APOE4 RNA引入細胞，并顯示RESCUE可將其特征性Cs轉換為APOE2序列，從而將風險轉化為非風險變異。

為了促進將RESCUE推向診所的額外工作，以及使研究人員能夠使用RESCUE作為更好地了解引起疾病的突變的工具，張實驗室計劃廣泛分享RESCUE系統，因為它們與先前開發的CRISPR工具一樣。該技術將通過非營利性質粒庫Addgene免費提供給學術研究