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张新荣、张四纯与刘俊杰实验室合作开发基于gRNA细胞内甲基化的可调控CRISPR-Cas12a基因操纵系统

2023/05/09


CRISPR-Cas系统作为细菌和古菌抵御外源病毒入侵的适应性免疫系统,因其核酸酶和可编程靶向的特点被开发成基因编辑工具并广泛应用。然而,天然的CRISPR-Cas9CRISPR-Cas12a等基因编辑工具存在着体内无法在时间空间上被精确控制应用的限制,因此研究者们为了解决这一问题,开发了一系列外源性、可诱导型的CRISPR-Cas基因编辑工具,例如通过蓝光和小分子药物对体内的CRISPR-Cas系统进行开(on)和关(off)。但是,这些调控机制都是通过引入外源信号对内源性CRISPR系统进行调控,存在着诱导性差、精确度低等缺点,因此如何开发细胞内源信号调控的CRISPR-Cas系统十分重要。RNA甲基化作为细胞内表观遗传调控的主要途径之一,是细胞增殖以及调控胞内蛋白-RNA相互作用的主要手段。

2023年59日,北京生物结构前沿研究中心刘俊杰课题组合作在《化学科学》(Chemical Science)杂志发表了题目为《基于引导RNA甲基化与去甲基化调控CRISPR-Cas12a系统》的研究论文。作者设计出了基于甲基化修饰的诱导型CRISPR-dCas12a基因转录调控策略,并成功实现了细胞内由去甲基化酶严格诱导控制的CRISPR基因表达激活。该研究为体内严格控制CRISPR-Cas系统提供了新的思路,进一步提高了基因编辑疗法的安全性和可控性。

图1. 基于甲基化修饰的诱导型CRISPR-Cas12a系统设计示意图


清华大学化学系张新荣教授、张四纯教授与生命学院/北京生物结构前沿研究中心刘俊杰助理教授为本文的共同通讯作者。清华大学化学系已毕业博士生胡志安,清华大学生命学院博士生孙奥为本文共同第一作者,共同承担设计和进行实验。其他化学系同学协助课题的完成。