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汪阳明研究组发明控制基因编辑体系技术

澳门新葡8455最新网站汪阳明研究组发明了一种由微小核糖核酸(miRNA)控制CRISPR开启技术平台,开发在活细胞监测miRNA活性的传感器,成功实现了CRISPR基因编辑体系细胞特异调控成果2019225在线发表《自然-细胞生物学 论文题 A microRNA-inducible CRISPR-Cas9 platform serves as microRNA sensors and cell type specific genome regulation tools

MICR: miRNA诱导启动CRISPR基因编辑平台

miRNA一类长22碱基的核糖核酸分子,广泛表达植物,动物以及病毒中。其表达谱呈现细胞特异性,即特定细胞一般高表达某一个或几个miRNA,例如心脏细胞高表达miR-1,而肝脏细胞高表达miR-122不同的癌症组织也会表达不同的miRNA。因此,特定miRNA表达可以用作指征细胞发育疾病状态的标志物然而,由于miRNA一般抑制基因的表达,迄今尚未有直接、灵敏且正向反应miRNA活性生物传感器。 

来自于微生物II型规律成簇短回文重复序列系统Type II CRISPR自从2012被改造为基因编辑工具后,带来了生物研究、疾病治疗以及作物育种方面的一系列革命性进展有望在未来持续改变世界。然而,难以实现特异细胞的精准调控限制CRISPR基因编辑体系应用

有意思的是,当研究人员miRNA传感器和精准控制CRISPR体系结合在一起考虑的时候,上述两个问题都迎刃而解。汪阳明研究组发明的miRNA诱导启动的CRISPR基因编辑平台MICRmiRNA-inducible CRISPR-Cas9 platform简单地说,就是给基因编辑平台安上了一个开关,这个开关只有特定miRNA才能打开,因此可以只在特定的细胞或组织中开启基因编辑,而不影响其他组织和细胞。CRISPR基因编辑体系分为两个部分,一个由蛋白质Cas9或者Cas9突变体融合蛋白)组成,执行基因编辑或控制基因表达的任务另一个是sgRNA介导Cas9蛋白质基因组特定位置的结合。研究人员通过设计具有miRNA结合位点的没有活性的sgRNA前体使得只有在特定miRNA表达的细胞中才会通过miRNA介导的切割反应产生成熟sgRNA, 继而引导CRISPR基因编辑体系(包括碱基编辑激活或者抑制特定基因表达启动工作这一改造实现CRISPR基因编辑系统的精准控制有望增强其疾病治疗过程中的安全性和有效性。

该研究中,通过将MICR与荧光蛋白表达相偶联研究人员成功实现了活细胞水平miRNA活性的可视化监测并用以指征干细胞的分化状态由于sgRNA数目不受限制,因此该平台可以感知多个miRNA并对不同基因位点进行精准调控作为这一概念的佐证,研究人员成功实现了同一细胞中感知两种miRNA分别开启绿色红色荧光蛋白表达进行了简单的”计算另外利用MICR报告基因平台,研究人员首次在胚胎干细胞中发现miRNA活性呈现不均一调控的异质性现象,且该异质性与细胞发育和分化相关基因的表达水平显著关联。MICR平台有望广泛应用动植物及病毒相关系统研究成为揭示生物学新现象、新规律机制的利器。此外,MICR也将为合成生物学基于基因编辑体系的基因治疗提供新的技术手段思路

澳门新葡8455最新网站-点击进入www.8455.com2013级博士生王茜雯和胡鲁峰论文共同第一作者博士生郝菁、廖乐祺邱雅姿和实验技术员石铭参与工作研究国家自然科学基金委国家重点研发计划“细胞与转化研究试点专项资助相关发明申请两项专利。