超越CRISPR 新基因編輯工具SeekRNA面世精確切割標靶插入序列
「基因剪刀」CRISPR技術已徹底改變了醫學、農業和生物技術領域的面貌。如今,澳洲雪梨大學生命與環境科學學院團隊成功開發出比CRISPR更準確、更靈活的基因編輯工具SeekRNA。此工具利用可程式RNA鏈,能直接辨識基因序列中的插入位點,簡化編輯過程並減少錯誤。相關論文發表於新一期《自然·通訊》雜誌。
IS1111和IS110家族。圖片來源:《自然·通訊》網站
CRISPR已廣泛應用於多個領域。它降低了人類疾病檢測成本,並提高了檢測速度,幫助科學家開發出嵌合抗原受體T細胞(CAR-T)免疫療法來治療癌症。
研究人員解釋說,CRISPR的工作原理是讓目標DNA的兩條鏈斷裂,然後藉助其他蛋白質或DNA修復機制插入新DNA序列,但這可能會產生錯誤。 SeekRNA則能在不使用任何其他蛋白的情況下,精確切割標靶並插入新DNA序列。這使其相對CRISPR來說更加精確可靠,減少了潛在錯誤。
SeekRNA源自於名為IS1111和IS110的天然插入序列家族,該家族成員在細菌和古菌(無核細胞)中廣泛存在。大多數插入序列蛋白很少有或沒有標靶選擇性,但這些家族的成員具有很高的標靶特異性。利用此特性,seekRNA能適應任何基因組序列,並以精確方式插入新DNA。
目前,研究人員已經在細菌中成功測試了seekRNA的有效性。接下來,他們計劃研究該技術能否適用於人類體內較複雜的真核細胞。他們目前使用的SeekRNA包含由350個胺基酸組成的小蛋白質和由70—100個核苷酸組成的RNA鏈。這種尺寸的系統可以方便地整合到奈米級生物遞送載體(囊泡或脂質奈米顆粒)上,有效地遞送到目標細胞中。
此外,其他科學研究團隊也正在對IS1111和IS110家族的基因編輯潛力進行類似研究。研究人員還計劃透過直接實驗室採樣和應用較短的seekRNA,進一步探索該技術的潛力。