救援填补了CRISPR工具箱的关键空白

基于CRISPR的工具完全改变了我们针对疾病相关基因突变的能力。CRISPR技术包括一个不断增长的可以操纵基因及其表达的工具家族，包括通过使用Cas9和Cas12酶靶向DNA，以及通过使用Cas13酶靶向RNA。这一套提供了不同的策略来处理突变。对于与疾病相关的相对短暂的RNA突变，可以避免基因组的永久性改变。此外，一些细胞类型(如神经元)很难使用CRISPR/Cas9介导的编辑方法进行编辑，因此需要新的策略来治疗影响大脑的破坏性疾病。

麦戈文研究所(McGovern Institute)的研究员、麻省理工学院扩展研究所(MIT Extensive Institute)和哈佛大学的核心成员张峰和他的团队现在已经开发了这样一种策略，称为RESCUE(针对U交换的特定C的RNA编辑)，在杂志《科学》中有所描述。

张和他的团队，包括第一合著者Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg(现在都是麦戈文的研究人员)，使用失活的Cas13来指导救援，以RNA转录物上的胞嘧啶碱基为目标，并使用一种新的，进化的和可编程的酶来将不想要的胞嘧啶转化为尿苷——从而指导RNA指令的变化。拯救是基于修复，这是张团队开发的一种技术，可以将RNA中的腺嘌呤碱基转化为肌苷。

RESCUE大大扩展了CRISPR工具可以针对的领域，包括蛋白质中的可修饰位点，比如磷酸化位点。这些位点作为蛋白质活性的开/关开关，特别是在信号分子和癌症相关途径中发现。

“为了治疗导致疾病的基因变异的多样性，我们需要一系列精确的技术供您选择。通过开发这种新的酶，并将其与CRISPR的可编程性和精确性相结合，我们可以填补工具箱中的关键空白”，麻省理工学院神经科学教授James和Patricia Poitras。张就职于麻省理工学院大脑与认知科学和生物工程系。

将RNA编辑的范围扩大到新的目标。

之前开发的修复平台使用了针对RNA的CRISPR/Cas13，将RNA editor ADAR2的活性域靶向到特定的RNA转录本，在其中可以将核苷酸碱基的腺嘌呤转化为肌苷，或者将字母A转化为I，张与同事REPAIR融合，在实验室中进化，直到可以将胞嘧啶变为尿苷，或者从C变为u。

救援可以针对任何选定的RNA，然后可以通过平台的进化ADAR2组件进行C-to-U编辑。该团队将新平台引入人类细胞，表明他们可以针对细胞中天然RNA和合成RNA的24种临床相关突变。然后，他们进一步优化救援，以减少脱靶编辑，同时最大限度地减少脱靶编辑。

一个新的目标即将到来。

通过拯救扩大靶向意味着通过翻译后修饰(如磷酸化、糖基化和甲基化)调节许多蛋白质的活性和功能的位点现在可以更容易地靶向编辑。

RNA编辑的主要优势是其可逆性，而不是DNA水平的永久变化。因此，救援可以在可能需要临时改装而不是永久改装的情况下临时部署。为了证明这一点，研究小组表明，在人类细胞中，RESCUE可以针对编码-catenin的RNA中的特定位点，已知该位点在蛋白质产物上被磷酸化，导致-catenin的激活和细胞生长的暂时增加。如果这种变化是永久性的，它可能会使细胞不受控制地生长并导致癌症，但通过使用救援，瞬时细胞生长可能会刺激伤口愈合到急性损伤。

研究人员还瞄准了致病基因变体APOE4。APOE4等位基因总是作为迟发性阿尔茨海默病发展的遗传风险因素出现。异构体APOE4和APOE2之间只有两个区别(后者不是危险因素)(APOE4中的C和APOE2中的U)。张和他的同事将风险相关的APOE4 RNA引入细胞，并表明RESCUE可以将其签名Cs转化为APOE2序列，本质上是将风险转化为非风险变体。

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