RNA编辑新突破:张锋开发出超小型Cas13蛋白,可用单个AAV递送,突破体内递送瓶颈

2021
09/01

+
分享
评论
生物世界
A-
A+
撰文|王聪
编辑 | 王多鱼
排版|水成文

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)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——REPAIRRESCUE,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——SENDSEND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。

据了解,张锋实验室的这项Cas13研究工作已经授权给了Beam Therapeutics,Beam是刘如谦(David Liu)张锋J Keith Joung 共同创立的碱基编辑公司。该公司于2020年2月在纳斯达克上市,目前市值71亿美元。


关于Beam:单碱基编辑公司Beam及其研究方向介绍

张锋(左)、刘如谦(中)、J. Keith Joung(右)

论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41587-021-01030-2
https://science.sciencemag.org/content/373/6557/882
https://www.editasmedicine.com/wp-content/uploads/2021/08/2021_CSHL-CRISPR-Frontiers-SLEEK-Zuris_FINAL.pdf
https://endpts.com/feng-zhangs-lab-develops-potential-breakthrough-in-rna-editing-delivery-with-ultracompact-versions-of-cas13/
本文由“健康号”用户上传、授权发布,以上内容(含文字、图片、视频)不代表健康界立场。“健康号”系信息发布平台,仅提供信息存储服务,如有转载、侵权等任何问题,请联系健康界(jkh@hmkx.cn)处理。
关键词:
基因,编辑,递送,载体,病毒

人点赞

收藏

人收藏

打赏

打赏

我有话说

0条评论

0/500

评论字数超出限制

表情
评论

为你推荐

推荐课程


社群

精彩视频

您的申请提交成功

确定 取消
剩余5
×

打赏金额

认可我就打赏我~

1元 5元 10元 20元 50元 其它

打赏

打赏作者

认可我就打赏我~

×

扫描二维码

立即打赏给Ta吧!

温馨提示:仅支持微信支付!