深圳子科生物報(bào)道：兩年前，Broad研究院的張鋒實(shí)驗(yàn)室就利用Cas13核酸酶開(kāi)發(fā)出一種精確的RNA編輯工具。這個(gè)名為REPAIR的系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)從A到I(G)的轉(zhuǎn)換，不僅可作為研究工具，還有望治療由突變引發(fā)的疾病。

如今，CRISPR工具箱再次擴(kuò)大。張鋒實(shí)驗(yàn)室于7月11日在《Science》在線(xiàn)發(fā)表題為“A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing”的論文。他們又開(kāi)發(fā)出一種名為RESCUE的系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)從C到U的RNA編輯。

同時(shí)，RESCUE還保留了從A到I的編輯活性，在向?qū)NA的作用下可實(shí)現(xiàn)從C到U和從A到I的多重編輯。此系統(tǒng)大大擴(kuò)展了CRISPR工具可靶向的范圍，囊括了蛋白質(zhì)的磷酸化位點(diǎn)。這些位點(diǎn)作為蛋白質(zhì)活性的開(kāi)關(guān)，往往在信號(hào)分子和癌癥相關(guān)通路中發(fā)現(xiàn)。

張鋒表示：“為了應(yīng)對(duì)遺傳變化的多樣性，我們需要一系列精確的技術(shù)。通過(guò)開(kāi)發(fā)這種新的酶，并將其與CRISPR的可編程性和精確度相結(jié)合，我們能夠填補(bǔ)工具箱中的一個(gè)關(guān)鍵空白。”

圖. Cas13（粉紅色）在向?qū)NA（紅色）的幫助下靶向RNA（藍(lán)色）

之前的REPAIR系統(tǒng)是將dCas13與ADAR2的脫氨基結(jié)構(gòu)域相融合。這一次，他們將ADAR2轉(zhuǎn)化成胞苷脫氨酶，開(kāi)發(fā)出RESCUE系統(tǒng)。此系統(tǒng)可由精選的任意RNA引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)從C到U的編輯。

研究人員在人體細(xì)胞中試驗(yàn)了新平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)他們可靶向細(xì)胞中的天然RNA以及合成RNA中24個(gè)臨床相關(guān)的突變。他們隨后進(jìn)一步優(yōu)化了RESCUE系統(tǒng)，以減少脫靶編輯，同時(shí)盡量不破壞目標(biāo)編輯。RESCUE的出現(xiàn)使得許多通過(guò)翻譯后修飾（比如磷酸化和糖基化）調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能的位點(diǎn)也可以作為編輯目標(biāo)。

RNA編輯的主要優(yōu)點(diǎn)在于其可逆性，而DNA水平的改變是永久的。因此，RESCUE可用在需要暫時(shí)改變的情況下。為了證明這一點(diǎn)，研究人員利用RESCUE來(lái)靶向編碼β-連環(huán)蛋白的RNA中的特定位點(diǎn)。

β-連環(huán)蛋白（β-catenin）的磷酸化會(huì)導(dǎo)致蛋白的活化和細(xì)胞的生長(zhǎng)。如果永久地發(fā)生這樣的改變，則細(xì)胞就會(huì)處于一種不受控制的生長(zhǎng)狀態(tài)，可能導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。不過(guò)有了RESCUE系統(tǒng)，瞬時(shí)的細(xì)胞生長(zhǎng)可能會(huì)刺激傷口愈合，以應(yīng)對(duì)急性損傷。

為了將RESCUE推向臨床，以及讓研究人員能夠利用RESCUE來(lái)更好地了解致病突變，張鋒實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃與大家分享RESCUE系統(tǒng)。相關(guān)質(zhì)粒將通過(guò)非營(yíng)利性的質(zhì)粒共享庫(kù)Addgene免費(fèi)提供。

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A cytosine deaminase for programmable single-base RNA editing

Science  11 Jul 2019: eaax7063