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张锋教授最近在基因编辑领域可谓硕果连连 。 CRISPR基因编辑系统除了能对DNA进行基因编辑以外 , 其对RNA的编辑能力也是一个重要应用方向 , 作为CRISPR领域的奠基人之一 , 张锋对基于CRISPR的RNA编辑同样充满热情 , 这一领域最大的难题在于递送 , 但张锋刚刚为这一难题带来了重大突破 。
2021年8月19日 , 张锋团队在Science发表论文 , 开发了一种全新的RNA递送平台——SEND 。 SEND系统是利用人类内的组分自组装为病毒样颗粒 , 与其他递送载体相比 , 所引起的免疫反应更少 , 更具安全性 。 张锋表示 , SEND 技术可以补充现有的病毒递送载体和脂质纳米颗粒 , 以扩展向细胞递送基因和编辑疗法的工具箱 。
一天后的2021年8月20日 , 张锋创立的基因编辑公司Editas Medicine宣布了一项名为SLEEK(SeLection by Essential-gene Exon Knock-in)的新型基因编辑技术的实验数据 , 该技术可以在基因组的特定位置以接近100%的效率敲入功能性基因 , 这是在多种细胞类型的基因编辑领域中最高的效率 。
10天后的2021年8月30日 , 张锋团队在Nature Biotechnology期刊发表了题为:Compact RNA editors with small Cas13 proteins的最新研究 。
这项最新突破 , 张锋实验室从数千个Cas13酶中找到了一个最小的Cas13酶——Cas13bt , 它的大小只有其他Cas13酶的一半 , 这就意味着这种“超小型”RNA编辑工具可以被装进单个AAV病毒中 , 从而实现体内的RNA编辑 。
张锋表示 , 这项成果突破了Cas13的体内递送的瓶颈 , 为寻找更好的RNA编辑工具酶提供了路径和线索 。 这次发现的超小型Cas13酶意味着我们需要更多地探索自然多样性 , 自然界还有更多的新系统等待发现 。
在这项研究中 , 张锋实验室确定了名为Cas13bt的Cas13酶新版本 , 然后将其整合到 张锋实验室之前开发的两个RNA编辑工具中——REPAIR和RESCUE , 这两个RNA编辑工具分别能将腺苷转化为肌苷(A to I) , 胞苷转化为尿苷(C to U) 。
通过一些调整后 , 张锋实验室发现Cas13bt可以成功修改RNA , 而其脱靶范围与Cas13的早期版本相似 。
与基于CRISPR的DNA编辑器类似 , RNA编辑器通常太大而无法装入AAV病毒载体中进行递送(或者无法装入单个AAV病毒载体中) , 而AAV病毒载体是目前最成熟有效的体内基因治疗递送载体 , 这就意味着RNA编辑器难以对患者进行体内给药 , 临床应用前景将大打折扣 。
在这项研究中 , 张锋团队将修改后的Cas13bt成功装载到AAV2载体中 , 从而有望解决RNA编辑的递送难题 , 张锋认为递送是整个RNA编辑领域的主要难题 。
该研究结果显示 , AAV2载体递送的Cas13bt的RNA编辑效率目前还低于直接质粒转染的编辑效率 , 这也表明 , 该领域还有很大的发展和进步空间 。
张锋表示 , AAV病毒载体是众多递送载体之一 , 现在正在探索AAV载体 , 是因为AAV是目前最成熟的递送载体之一 , 但实验室也在研究其他递送系统 , 他还表示 , 需要探索更多的递送系统 , 因为不同的方法对不同的组织效率不同 , 希望从中找到最好的一种 。
2013年1月 , 张锋在Science期刊发表论文 , 首次将CRISPR-Cas9基因编辑技术成功应用于哺乳动物和人类细胞 。 这一突破让他一夜成名 , 成为世界范围内最炙手可热的生物学家(之一) 。 在此之后 , 张锋在CRISPR领域可谓全面开花 , 经典CRISPR、DNA碱基编辑、RNA编辑、基于CRISPR的病原体检测 , 并参与创立多家生物医药公司 。
近年来 , 张锋一直致力于改进基因治疗的递送难题 , 今年以来 , 张锋甚至将其大部分精力投入到这一方向 。 就在不久前的8月19日 , 张锋团队在Science发表论文 , 推出了一种全新形式的mRNA递送技术——SEND , SEND的核心是逆转录病毒样蛋白PEG10 , 它能够与自身的mRNA结合并在其周围形成球型保护囊 。
张锋团队使用SEND系统将CRISPR-Cas9基因编辑系统递送到小鼠和人类细胞并成功编辑了目标基因 。 这将为基因治疗提供一种全新的递送载体 , SEND系统是利用人类内的组分自组装为病毒样颗粒 , 与其他递送载体相比 , 所引起的免疫反应更少 , 更具安全性 。
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