華人科學家張鋒發表新工具：編輯RNA治療多種頑疾

　　2017-10-26 07:31:23　來源: 澎湃新聞(上海)

　　澎湃新聞記者 王盈穎

　　作為首位將基因編輯系統CRISPR用於哺乳動物細胞的開拓者，美國博德研究所華人科學家張鋒近來對RNA編輯產生了興趣，一月內連發兩篇相關論文在頂級學術期刊。

　　美國東部時間10月25日，國際學術期刊《科學》發表了張鋒團隊一篇介紹CRISPR新系統「REPAIR」的文章。「REPAIR」的基本元件是一種取名為PspCas13b的酶和ADAR2蛋白。「REPAIR」可高效地修復RNA的單個核苷，因不會改變DNA信息而更為安全，將為基礎研究和臨床治療提供一個新的工具。?

　　Cas13酶家族最近受張鋒團隊青睞。10月4日，在發表於《自然》期刊的論文上，張鋒團隊證實了另一種酶Cas13a能夠在哺乳動物細胞中特異性地下調內源性RNA和報告RNA的水平。

　　「基因編輯的首要目標是矯正導致疾病的突變。現在，我們已經很擅長讓基因失活，但要修復已丟失的蛋白質功能則更具挑戰得多。編輯RNA這一新技能打開了更多的可能，幾乎可以在所有細胞中修復蛋白質功能，有助於多種疾病治療。」張鋒表示。

　　和此前CRISPR系統用於編輯DNA不同，張鋒團隊在普雷沃氏細菌（Prevotella）中找到了PspCas13b酶。這是Cas13酶家族中能使RNA失去活性的「佼佼者」，是潛在的RNA「剪刀」。

　　但張鋒團隊賦予PspCas13b的「使命」不是去讓RNA失活，相反的，他們設計了PspCas13b的「變體」。這個「變體」失去了「剪刀」的功能，但會牢牢地結合在特定的RNA片段上。同時，PspCas13b「變體」的搭檔——ADAR2蛋白會將該片段上的腺嘌呤核苷（A）替換成次黃嘌呤核苷（I）。

　　為何要做此替換？原來，鳥嘌呤核苷（G）突變為腺嘌呤核苷（A）時有發生，而這被認為和杜氏肌營養不良症、帕金森病等疾病密切相關。?

　　人類的很多疾病信息都編碼在DNA這個「生命腳本」上。基因編輯技術的出現使得科學家有了修改DNA的可能，給治癒疾病帶來希望。但由於基因承載著生命最根源的信息，對DNA進行編輯有著安全和倫理上的顧慮。

　　RNA編輯有所不同。RNA是以DNA單鏈為模板的遺傳信息載體。DNA發出 「錯誤指令」，經RNA轉錄，翻譯給蛋白質並執行功能，才有疾病的表現。若中途攔截，矯正RNA上的錯誤信息，讓蛋白質接收到正確的信息，可起到治療效果。

　　

　　DNA與RNA之間的關係。

　　安全和靈活是「REPAIR」的優勢。「REPAIR無需篡改基因組就可以修復突變。而且RNA會自動降解，對它的修改或是可逆的。」張鋒實驗室學生、該論文的共同第一作者David Cox表示。?

　　為了讓「REPAIR」更加成熟，張鋒團隊對其進行了優化，設計出「REPAIR2」版本，將在轉錄組中可檢測到的脫靶次數從1.8萬次降至20次。據介紹，「REPAIR2」對目標RNA的編輯效率為20%-40%，最高達到51%。

　　為驗證「REPAIR」系統在疾病治療上的潛力，張鋒團隊人工合成了會造成范科尼貧血和X連鎖性腎源性尿崩症的突變，並將這些突變引至人體細胞中，最後成功通過「REPAIR」在RNA層次上修復了致病突變。

　　接下來，張鋒團隊表示將繼續從自然界尋找線索，設計其他附件，適用於更多類型的核苷酸修復。