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2018 国内基因编辑技术走势
3 月 30~31 日,由北京大学天然药物及仿生药物国家重
点实验室主办的 2018 基因编辑学术研讨会将在京举行。届
时众多一线科研工作者将聚集于此共襄学术盛宴。
2018 基因编辑技术期待进展一览
王皓毅 中国科学院动物研究所 CRISPR-Cas9 在动物模型
构建、 T 细胞治疗以及基因表达调控中的应用
高效精确的基因工程技术对于发展基因治疗,建立细胞和动
物疾病模型具有极为重要的价值。近年来特异性定点核酸酶
的研究取得了长足的进步。为了突破传统基因打靶方法的局
限,我们率先通过受精卵注射 CRISPR-Cas9 一步获得多基因
敲除的小鼠。为了取代低通量且技术要求极高的显微注射技
术,我们建立了受精卵电击的方法,从而极大简化了动物模
型的构建。这一系列工作大大提高了基因修饰小鼠构建效的
率和速度,为疾病和发育生物学的体内研究提供了重要的工
具。同时我们在原代 T 细胞和表达嵌合性抗原受体的 T 细胞
(CART )中建立了高效的单基因和多基因敲除技术,为细
胞免疫治疗研究提供了工具。除了基因编辑,我们也基于
CRISPR-Cas9 系统建立了新技术,用来调控基因的表达水平
和表观遗传修饰状态。
王艳丽 中国科学院生物物理研究所 Cas13a 切割 RNA 的
分子机制 CRISPR/Cas 系统是原核生物抗免疫防御系统,是
近年来发现的由小分子 RNA 介导的免疫系统。 CRISPR-Cas
系统分为两大类, Cas13a 是第二大类 VI 型系统中的效应蛋
白,亦称 C2c2,具有 RNA 介导的 RNA 酶切活性,是目前
第二大类 CRISPR-Cas 系统发现的唯一能够降解 RNA 的蛋
白,在 RNA 技术中具有潜在的应用价值,对开发研究 RNA
工具,扩展 CRISPR 系统在基因编辑方面的运用具有重大价
值。
为了研究 Cas13a 如何被激活来切割 RNA ,我们解析了与
crRNA 及其靶 RNA 结合的 Leptotrichia buccalis (Lbu )Cas13a
的晶体结构, 以及 LbuCas13a-crRNA 复合物的 cryo-EM 结构。
研究结果揭示了 crRNA- 靶 RNA 双链体结合在核酸酶 (NUC )
叶片的带正电的中心通道中,并且 Cas13a 蛋白和 crRNA 在
靶 RNA 结合后发生显着的构象变化。 指导目标 RNA 双链体
形成触发 HEPN1 结构域向 HEPN2 结构域移动, 激活 Cas13a
蛋白的 HEPN 催化位点, 其随后以非特异性方式裂解单链靶
标和旁系 RNA 。研究结果证实 targetRNA 的结合导致
LbuCas13a 的两个 HEPN 结构域发生构象变化,从而激发
LbuCas13a 非特异性地切割任意单链 RNA 的酶切活性, 该成
果为研究 Cas13a发挥 RNA 酶活性的分子机制提供了重要的
结构生物学基础。 该研究的发现为 CRISPR-Cas13a 系统的进
一步开发提供了可靠的结构基础,对深入理解细菌抵御病毒
入侵的分子机制提供了强有力的证据,并将对病毒引起的
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