《Cell》子刊:華裔科學家齊磊 開發微型CRISPR系統─CasMINI  大開CRISPR 新大

2021/09/07
《Cell》子刊:華裔科學家齊磊 開發微型CRISPR系統─CasMINI  大開CRISPR 新大
美國時間3日,華裔科學家、史丹福大學生物工程系(bioengineering at Stanford University)助理教授齊磊(Lei Stanley Qi)發表了,一種高效、多用途的微型C
美國時間3日,華裔科學家、史丹福大學生物工程系(bioengineering at Stanford University)助理教授齊磊(Lei Stanley Qi)發表了,一種高效、多用途的微型CRISPR 系統─CasMINI,僅由529個胺基酸組成,是Cas9或Cas12的一半(通常由1000至1500個胺基酸組成),微型CRISPR可以更容易進入人體細胞,刪除、活化和編輯遺傳密碼,以治療各種疾病。該研究發表於《Molecular Cell》。
 
為了讓CRISPR系統達到微型化目的,研究人員決定從CRISPR蛋白Cas12f (也稱為Cas14)開始,其只由約400至700個胺基酸組成,同樣是來源於古細菌等單細胞生物,也代表Cas12f不太適合用於哺乳類動物細胞中,事實上,目前只有少數的CRISPR蛋白不需要修飾即可在哺乳類動物細胞中發揮作用。
 
一開始,在人體細胞中,Cas12f並不具有活性,研究人員認為,問題在於人類基因體DNA比微生物DNA複雜,因此Cas12f很難在細胞中找到目標。
 
透過電腦計算預測Cas12f的各種突變結構,研究人員選擇出大約40個可能可以突破該限制的蛋白質,同時也建立了可一次測試許多蛋白質突變的方法:若該蛋白質對人類細胞有效,將透過活化其基因體中的綠色螢光蛋白(GFP)讓人類細胞發出綠光。
 
研究人員指出,起初,篩選出來的CRISPR系統對人體細胞幾乎不起作用,但經過生物工程的改造,有一些蛋白質開始具有作用,從一開始只有2個人體細胞發出綠色螢光,到現在幾乎每個人體細胞都能發出綠色螢光。
 
接著,研究人員開始設計將Cas蛋白導引到目標DNA的RNA上,這與CasMINI系統在人體細胞裡是否能發揮作用有密切關係。
 
同時,研究人員還測試了CasMINI系統在人類細胞中刪除和編輯基因的能力,包含HIV感染、抗腫瘤免疫反應和與貧血相關基因,均顯示可編輯這些基因。
 
研究人員已經開始與其他科學家合作,以運用CasMINI系統進一步開發基因療法,也針對如何改善mRNA 新冠肺炎(COVID-19)疫苗的技術進行研究。
 
齊磊表示,這種開發CRISPR系統的生物工程方法,是第一次將對於人體無效的CRISPR轉變成有效的CRISPR,也打開了新的大門。
 
參考資料:https://www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210903132554.htm
 
(編譯/李林璦)