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CRISPR的遺傳篩選已幫助科學(xué)家鑒定了鐮狀細(xì)胞性貧血

2020-03-24 09:51來(lái)源：生物谷

癌癥免疫療法，肺癌轉(zhuǎn)移及許多其他疾病的關(guān)鍵基因。但是，這些基因篩選的范圍有限：它們只能編輯或靶向DNA。對(duì)于人類基因組的許多區(qū)域，靶向DNA可能無(wú)效，而其他生物(例如冠狀病毒或流感之類的RNA病毒)也無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有的DNA靶向CRISPR篩選完全靶向。

   

現(xiàn)在，在今天發(fā)表在《自然生物技術(shù)》上的科學(xué)界重要的新資源中，紐約基因組中心和紐約大學(xué)的內(nèi)維爾·桑賈納(Neville Sanjana)博士實(shí)驗(yàn)室的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型的CRISPR篩選技術(shù)來(lái)靶向RNA。


研究人員利用了一種最近被表征的CRISPR酶Cas13，該酶靶向RNA而不是DNA。他們使用Cas13，設(shè)計(jì)了一個(gè)優(yōu)化平臺(tái)，用于在人類細(xì)胞中的RNA水平上大規(guī)模平行的基因篩選。可以使用這種篩選技術(shù)來(lái)了解RNA調(diào)節(jié)的許多方面，并確定非編碼RNA的功能，非編碼RNA是產(chǎn)生的但不編碼蛋白質(zhì)的RNA分子。


通過(guò)針對(duì)人類RNA轉(zhuǎn)錄物中成千上萬(wàn)個(gè)不同的位點(diǎn)，研究人員開(kāi)發(fā)了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)模型，以加快最有效的Cas13指導(dǎo)RNA的鑒定。研究人員可以通過(guò)交互式網(wǎng)站和開(kāi)源工具箱使用這項(xiàng)新技術(shù)，以預(yù)測(cè)定制RNA靶標(biāo)的指導(dǎo)RNA效率，并為所有人類蛋白質(zhì)編碼基因提供預(yù)先設(shè)計(jì)的指導(dǎo)RNA。


這項(xiàng)研究的資深作者Sanjana博士說(shuō)：“我們預(yù)計(jì)靶向RNA的Cas13酶將對(duì)分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用產(chǎn)生重大影響，但是對(duì)于高靶向效力的指導(dǎo)RNA設(shè)計(jì)知之甚少。”“我們打算通過(guò)深入而系統(tǒng)的研究來(lái)改變這一點(diǎn)，以開(kāi)發(fā)出最有效的指南設(shè)計(jì)的關(guān)鍵原理和預(yù)測(cè)模型。”


Sanjana博士是紐約基因組中心的核心教員，紐約大學(xué)生物學(xué)助理教授，紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)與生理學(xué)助理教授。


Cas13酶是VI型CRISPR(聚簇的規(guī)則間隔的短回文重復(fù)序列)酶，最近被鑒定為具有核酸酶活性的可編程RNA引導(dǎo)，RNA靶向蛋白，可在不改變基因組的情況下實(shí)現(xiàn)靶基因敲低。該特性使Cas13成為潛在影響基因表達(dá)而不會(huì)**改變基因組序列的重要療法。


Evnin Family博士Tom Maniatis表示：“這是我們?cè)诩~約基因組中心培育和開(kāi)發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新。SanjanaLab的最新CRISPR技術(shù)對(duì)推動(dòng)基因組學(xué)和精密醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有令人興奮的意義。”紐約基因組中心科學(xué)總監(jiān)兼首席執(zhí)行官。


這項(xiàng)研究的**作者，博士后科學(xué)家Hans-Hermann Wessels和博士生AlejandroMéndez-Mancilla開(kāi)發(fā)了一套基于Cas13的新工具，并在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄平鋪和排列篩選。研究人員總共收集了超過(guò)24,000個(gè)RNA靶向指南的信息。


Wessels博士說(shuō)：“我們?cè)谠S多不同的轉(zhuǎn)錄本上平鋪了指導(dǎo)RNA，包括幾個(gè)人類基因，我們可以通過(guò)抗體染色和流式細(xì)胞術(shù)輕松測(cè)量轉(zhuǎn)錄本的敲除。”“一直以來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)了一些有趣的生物學(xué)見(jiàn)解，這些見(jiàn)解可能會(huì)擴(kuò)大靶向RNA的Cas13酶的應(yīng)用。”例如，研究小組的發(fā)現(xiàn)包括有關(guān)指導(dǎo)RNA的哪些區(qū)域?qū)τ谧R(shí)別靶RNA更為重要的見(jiàn)解。他們使用成千上萬(wàn)個(gè)與它們的靶RNA具有1、2或3個(gè)單字母錯(cuò)配的引導(dǎo)RNA，他們確定了一個(gè)關(guān)鍵的“種子”區(qū)域，該區(qū)域?qū)RISPR引導(dǎo)與靶之間的錯(cuò)配非常敏感。這一發(fā)現(xiàn)將有助于科學(xué)家設(shè)計(jì)指導(dǎo)性RNA，以避免意外目標(biāo)RNA上的脫靶活性。