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新基因編輯系統(tǒng)或優(yōu)于現(xiàn)有CRISPR技術(shù) |
| 發(fā)布時間：2023/8/13 |
一組研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的生物基因編輯系統(tǒng)，可能比CRISPR基因編輯更精確。
它基于一種名為Fanzor的蛋白質(zhì)，這一新發(fā)現(xiàn)是在真核生物（Eukaryote）中發(fā)現(xiàn)的第一個可編程的核糖核酸（RNA）所引導(dǎo)的基因編輯系統(tǒng)。6月28日發(fā)表在《自然》（ Nature）雜志上的論文描述了這種新核糖核酸編輯系統(tǒng)。
真核生物包含真菌、植物和動物，它們的細(xì)胞具有細(xì)胞核。CRISPR系統(tǒng)最初是在原核生物（Prokaryote）中發(fā)現(xiàn)的，這種生物是單細(xì)胞的，且沒有細(xì)胞核。發(fā)現(xiàn)適用于真核生物的編輯系統(tǒng)可以擴(kuò)大生物編輯的范圍及其及提高其精確度。
該團(tuán)隊展示了Fanzor蛋白如何以RNA為向?qū)砭_標(biāo)靶DNA，以及如何對Fanzor蛋白進(jìn)行重新編程可以編輯人類細(xì)胞的基因組。RNA在生物體內(nèi)發(fā)揮多種功能，其中包括編碼、解碼、調(diào)節(jié)和基因表達(dá)。與比CRISPR系統(tǒng)相比，F(xiàn)anzor系統(tǒng)還可以更容易作為治療藥物被傳遞到人體的各種組織和細(xì)胞。
該研究還表明，RNA引導(dǎo)的DNA切割機(jī)制存在于無核的單細(xì)胞生物和帶核的多細(xì)胞真核生物中。
“基于CRISPR的系統(tǒng)被廣泛使用且功能強(qiáng)大，因其可以輕松地重新編程以針對基因組中的不同位置，” 合著者、麻省理工學(xué)院（MIT）的生物化學(xué)家張峰（Feng Zhang，音譯）在一份聲明中說。“這個新系統(tǒng)是對人類細(xì)胞進(jìn)行精確改變的另一種方法，補(bǔ)充了我們已有的基因組編輯工具。”
張峰的實驗室的主要目標(biāo)之一是開發(fā)基因藥物，通過精確定位基因和生物過程來調(diào)節(jié)人類細(xì)胞。實驗室致力于尋找自然界中是否存在CRISPR系統(tǒng)以外的RNA可編程系統(tǒng)。
該團(tuán)隊于2021年在原核生物中發(fā)現(xiàn)了一類名為OMEGA的RNA可編程系統(tǒng)。以此為基礎(chǔ)，新研究強(qiáng)調(diào)了原核OMEGA系統(tǒng)和真核生物中Fanzor蛋白之間的一些相似之處，并表明 ，F(xiàn)anzor蛋白酶也可能使用一種RNA所引導(dǎo)的機(jī)制來標(biāo)靶和切割DNA。
在這項新研究中，研究小組從真菌、藻類、阿米巴原蟲以及一種名為北圓蛤（Northern Quahog）的常見蛤蜊中分離出了Fanzor。 Fanzor蛋白的生化特征表明，它是能切割DNA的核酸內(nèi)切酶，并使用附近的非編碼核糖核酸（稱為ωRNA）。研究作者表示，這些ωRNA標(biāo)靶基因組中的特定位置，這是首次在蛤蜊等真核生物中發(fā)現(xiàn)這種機(jī)制。
這些生物體擁有比CRISPR系統(tǒng)更有用的天然基因編輯系統(tǒng)?！斑@些OMEGA系統(tǒng)更像是CRISPR系統(tǒng)的祖先，它是地球上最豐富的蛋白質(zhì)之一，因此能夠在原核生物和真核生物之間來回跳躍，”合著者兼博士后研究員Makoto Saito在一份聲明中說。
為了研究Fanzor作為未來基因組編輯工具的潛力，該團(tuán)隊證明它可以在人類細(xì)胞內(nèi)的目標(biāo)基因組位置插入和刪除特定部分，就像文檔中的剪切和粘貼工具一樣。他們發(fā)現(xiàn)Fanzor系統(tǒng)最初剪切DNA的效率低于CRISPR系統(tǒng)，但可在蛋白質(zhì)中引入突變組合而明顯提高了其活性。
據(jù)該團(tuán)隊稱，F(xiàn)anzor系統(tǒng)能夠重新編程，以針對未來研究和治療的特定基因組編輯技術(shù)，就像當(dāng)前基于CRISPR的編輯系統(tǒng)一樣。自然界中還有更多類似的系統(tǒng)有待發(fā)現(xiàn)。
“大自然真是太神奇了。有著如此眾多的多樣性，”張峰說?！翱赡苓€有更多的RNA可編程系統(tǒng)，我們正在繼續(xù)探索，希望能發(fā)現(xiàn)更多?！?br /> |
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