CRISPR/Cas9是源自細菌獲得性免疫系統的新一代基因編輯技術,在化學生物學、生物醫學及基因治療中具有潛在應用前景。CRISPR/Cas9技術使用引導RNA(single-guide RNA,sgRNA)識別靶標基因,并招募Cas9核酸酶對基因組進行切割、編輯等操作。然而,由于sgRNA識別基因組存在非特異性結合作用,現有CRISPR/Cas9技術應用于基因編輯時存在一定的脫靶效應,且缺乏對疾病細胞的選擇性,限制了其在化學生物學領域的應用。
在科技部、基金委和中國科學院的支持下,中科院化學所活體分析化學院重點實驗室汪銘課題組圍繞可控及細胞選擇性CRISPR/Cas9技術開展研究,發展了酶誘導的CRISPR系統(enzyme-inducible CRISPR, eiCRISPR),實現了細胞選擇性基因編輯。eiCRISPR由三部分組成,包括Cas9核酸酶、自封閉失活的引導RNA(bsgRNA)以及化學修飾的脫氧核酶DNAzyme,其中DNAzyme可特異性降解bsgRNA的自封閉區進而激活CRISPR系統。為了實現可控及細胞選擇性基因編輯,他們通過設計優化DNAzyme磷酸骨架的化學修飾,抑制了其降解bsgRNA自封閉區的能力。而外源性光信號、內源性化學微環境(如細胞內活性氧、NQO1酶)等可選擇性觸發化學修飾DNAzyme的脫籠反應,激活DNAzyme并降解bsgRNA的自封閉區,進而激活eiCRISPR系統。進一步,研究人員利用課題組發展的可降解脂質納米顆粒(LNP)遞送系統,實現了細胞及活體層次eiCRISPR的高效遞送和在體激活。研究發現,eiCRISPR可在腫瘤組織中選擇性激活,并編輯、敲低人乳頭瘤病毒18(HPV18)E6基因,從而用于潛在的腫瘤治療。該方法為解決CRISPR/Cas9技術中面臨的基因編輯脫靶效應以及缺乏疾病靶向性等挑戰提供了新策略。該研究工作近期發表于J. Am. Chem. Soc. (2022, 144, 22272-22280),論文第一作者為博士研究生蔡瑋琦,通訊作者為汪銘研究員。

美國克利夫蘭診所、波士頓CRISPR治療公司和新西蘭臨床研究中心聯合開展的首次人體臨床試驗顯示,在一年隨訪期內,CRISPR-Cas9基因編輯療法可安全有效地降低難治性血脂異常患者的低密度脂蛋白膽固醇......
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日前,中國農科院油料所油料作物逆境生物學與抗性改良創新團隊聯合美國東卡羅來納大學,系統總結了植物免組織培養基因編輯領域的前沿研究進展,構建了成熟的技術實施體系,為基因編輯技術在大宗農作物育種中規模化應......
在基因編輯的世界里,傳統的CRISPR-Cas9技術像一把力道剛猛的“分子剪刀”。它能精準地找到出錯的DNA序列,然后“咔嚓”一聲將其剪斷。但問題也隨之而來:這把剪刀在剪斷DNA雙鏈的同時,也常會引發......
繼美國哥倫比亞大學的DieterEgli團隊之后,第二個科研團隊報告稱,利用高精度基因編輯技術改造了人類胚胎DNA。相關論文6月25日發表于《自然》。但多名科研人員表示,該實驗的成功,讓關于胚胎基因編......
近年來,隨著神經生物學、基因編輯、細胞治療、生物標志物、人工智能等前沿技術的突破,CNS領域正迎來新一輪創新浪潮。從KarXT等靶點突破到iPSC衍生細胞治療的臨床進展,從基因療法、小核酸藥物到PRO......
美國得克薩斯大學奧斯汀分校科學家鑒定出一種天然存在的酶——Al3Cas12f。分析結果顯示,該酶體積足夠小巧,可搭載于腺相關病毒載體(目前基因編輯療法的主流遞送工具)之中,順利送入人體內。在此基礎上,......
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華東理工大學副教授周勝敏團隊系統闡明了限制CRISPR精準敲入效率的關鍵DNA修復機制,并提出了一種具有普適性的高效同源重組設計策略,為基因編輯中插入位點依賴性強、目標片段難以高效敲入的問題提供了可預......