光照也能抑制腫瘤生長?華東師大開發出一種新型遠紅光控制基因編輯...

2020-12-06 騰訊網

華東師範大學生命科學學院、醫學合成生物學研究中心葉海峰研究員團隊成功研發出了遠紅光調控的分割型split-Cas9基因編輯系統（簡稱FAST系統）。

該FAST系統不僅在體外培養的多種哺乳動物細胞中實現了內源基因的時空特異性光控基因編輯，而且可以對動物體內成體細胞實現光控基因編輯。研究人員還利用該系統對小鼠腫瘤中的致癌基因進行編輯，實現了光照抑制腫瘤生長的效果。

今天凌晨，該成果在線發表於《科學-進展》。

CRISPR-Cas9基因編輯技術作為近年來新興的第三代基因編輯技術，既保證了良好的打靶效率，又更加簡便、快捷、高效，且成本也大大降低，廣受科學界矚目，成為生命科學史上具有裡程碑意義的生物技術。

然而，CRISPR-Cas9系統在應用時會由於其不可控性產生脫靶效應，帶來嚴重、不可預估的副作用；此外，也無法實現時空特異性的精準基因編輯。為了解決以上問題，該研究以低強度的遠紅光（730 nm LED光源）外部照射作為控制手段，藉助於遠紅光本身的組織通透性優勢，能夠在時間和空間上特異性精準控制體內深層組織和器官的基因編輯。

該精準、時空可控的FAST系統是葉海峰研究團隊巧妙利用合成生物學、光遺傳學、基因編輯等多學科技術交叉手段，將紅細菌中響應遠紅光的蛋白BphS，鏈球菌中的轉錄因子BldD以及釀膿鏈球菌中的Cas9核酸酶經理性設計、組裝、拼接和重編程而成的遠紅光調控的分割型split-Cas9基因編輯系統。該系統展現出低本底洩露，低脫靶效應，低毒性，高度時空特異精準性以及強組織穿透性等體內應用優勢，提供了一種新型可控的基因編輯工具。

葉海峰研究員表示，這項研究作為一個精準、時空可控的基因編輯技術平臺，擴展了當前CRISPR-Cas9基因編輯工具箱，有望應用於基因功能的研究，以及遺傳病、腫瘤等多種疾病的精準可控治療。

本研究成果是在葉海峰課題組近年來的光遺傳學研究基礎之上取得的進一步研究成果。

2017年，該課題組在Science Translational Medicine期刊上發表了一篇研究文章（封面文章），文章報導了一種遠紅光（730 nm）調控的轉基因表達控制系統，並實現了智慧型手機超遠程控制光敏細胞釋放胰島素治療糖尿病的目標，顛覆了傳統口服和注射降糖藥物控制血糖的方法。

2018年，該課題組在美國科學院院刊PNAS上發表研究論文，他們將遠紅光調控轉基因表達控制系統與CRISPR-dCas9技術相結合，開發了遠紅光調控的CRISPR-dCas9內源基因轉錄激活裝置（FACE），可實現表觀遺傳操控以及誘導幹細胞分化為功能性神經細胞。該系列研究工作進一步拓展了光遺傳學工具箱，為哺乳動物細胞治療，細胞基因組的精密時空表觀遺傳調控、基因調控的基礎理論研究和轉化應用研究奠定了基礎，進一步促進了基於光遺傳學的精準治療和臨床轉化研究。

作者：許琦敏

圖片：華東師範大學葉海峰課題組提供

責任編輯：任荃

*文匯獨家稿件，轉載請註明出處。

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