新型光敏CRISPR-Cas9系统实现基因编辑的光调控

来源：X一MOL资讯

CRISPR/Cas9系统是当前基因编辑领域的热门工具，在基因功能调控和疾病治疗等方面有着巨大的应用前景，但其产生的脱靶效应一直是不可忽视的问题。对CRISPR/Cas9系统进行精准的时空控制有助于提高基因编辑的特异性，也有利于实现定向的基因操控。如何利用外界刺激来对CRISPR/Cas9进行调控一直是近年来的研究热点。目前报道的诱导型CRISPR/Cas9系统大多数都是围绕对Cas9蛋白的修饰或改造产生的，与这类诱导型Cas9的制备相比，对gRNA进行改造显得更加简易。然而光诱导型gRNA的种类有限，目前已报道的只有两种：构建光可断裂的互补链与gRNA结合抑制其发挥活性和在gRNA中插入多个光敏感核苷酸来抑制其和配对目标DNA的结合。

北京大学汤新景教授团队开发一类新型光敏感crRNA，丰富了光诱导型gRNA的种类。维生素E是一种具有生物兼容性的大位阻疏水基团，本身对生物无害。利用光敏基团将维生素E修饰在crRNA的5'末端得到的光敏crRNA可以正常和Cas9结合形成RNP复合物，但维生素E的修饰阻碍了RNP复合物与目标DNA三元复合物的形成。在给予光照刺激后，维生素E从crRNA上离去，恢复了CRISPR/Cas9系统的生物功能。这种新型的光敏感crRNA在光照之前基本不会介导内源性基因VEGFA的基因编辑，而在光照之后能够将基因编辑效率增强14.6倍。类似的胆固醇修饰也得到类似的结果，表明这种末端修饰的新型光敏感crRNA策略具有通用性，为CRISPR/Cas9系统的时空调控提供了一种新手段。

同时，这类新型的光敏感crRNA可以利用固相合成仪进行大量制备，合成和纯化简单，而且与各种修饰核苷酸兼容，可方便构建光敏CRISPR/Cas9系统实现对不同的基因的编辑和表达光调控，具有广泛的应用前景。这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上导师介绍

汤新景博士，北京大学教授，博士生导师，天然药物及仿生药物国家重点实验室PI。长期从事核酸化学生物学、核酸药物精准修饰和以核酸为靶头的新型肿瘤诊疗纳米探针的研究。以通讯作者或第一作者在Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Nucleic Acids Res., Anal. Chem. 等国际重要学术刊物上发表论文近80篇。2010 年入选教育部新世纪人才支持计划；2014年获得国家自然科学基金委“优秀青年科学基金”；2015 年入选教育部“长江学者奖励计划”青年项目。曾获中国药学会施维雅青年药物化学奖（2013）和中国药学会以岭生物医药青年奖（2017）。