德國慕尼黑洪堡大學(xué)和慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員報道稱，他們開發(fā)出一種新工具（Cas13d-NCS），使得位于細(xì)胞內(nèi)的CRISPR RNA分子能夠移動到細(xì)胞質(zhì)中，從而使其在中和RNA病毒方面更加有效。該團(tuán)隊表示，這項技術(shù)的開發(fā)是必要的，因為像CRISPR/Cas13這樣的RNA靶向工具在細(xì)胞質(zhì)中效率低下，而許多RNA病毒正是在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制。這一突破為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和積極的病毒防御戰(zhàn)略打開了大門。

科學(xué)家們的研究結(jié)果發(fā)表在《細(xì)胞發(fā)現(xiàn)》雜志上，題為《工程化的核質(zhì)-細(xì)胞質(zhì)穿梭Cas13d實現(xiàn)高效的細(xì)胞質(zhì)RNA靶向》。

研究人員寫道：“CRISPR/Cas13系統(tǒng)是一種可編程的RNA操作工具，用于各種RNA靶向應(yīng)用。在Cas13家族中，Cas13d是哺乳動物細(xì)胞中活性最高的亞型。最近，Cas13d被利用作為對抗各種人類RNA病毒的抗病毒工具。”

“然而，Cas13d在哺乳動物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中活性極低，限制了其在細(xì)胞核中的活性，這限制了其作為可編程抗病毒的應(yīng)用。大多數(shù)RNA病毒僅在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制，這表明當(dāng)前基于Cas13d的抗病毒藥物依賴于不受控制的核泄漏，因此在效率上受到限制?！?/p>

“在這項研究中，我們展示了Cas13d的核定位是其在細(xì)胞核中的偏好的根本原因。為了解決這一局限性，我們工程化了核質(zhì)-細(xì)胞質(zhì)穿梭的Cas13d（Cas13d-NCS）。Cas13d-NCS將核中的crRNA轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中，蛋白質(zhì)/crRNA復(fù)合物在細(xì)胞質(zhì)中結(jié)合并降解相應(yīng)的靶向RNA?！?/p>

使用Cas13d-NCS治療可防止SARS-CoV-2(綠色)的傳播。[沃爾夫?qū)の炙固夭┦縘

“我們篩選了各種穿梭蛋白的設(shè)計，并表征了最佳系統(tǒng)的多個設(shè)計參數(shù)。我們展示了Cas13d-NCS在降解mRNA和源自委內(nèi)瑞拉馬蹄病毒（VEE）RNA病毒的自我復(fù)制RNA方面的優(yōu)越性?！?/p>

“最終，我們利用Cas13d-NCS完全阻斷了各種SARS-CoV-2菌株的復(fù)制。因此，Cas13d-NCS使CRISPR系統(tǒng)的亞細(xì)胞定位能夠進(jìn)行有理的調(diào)控?！?/p>

篩選和優(yōu)化 通過篩選和優(yōu)化，研究人員開發(fā)了他們標(biāo)記為“變革性解決方案”的Cas13d-NCS，這是一個能夠?qū)⒑薈RISPR RNA（crRNA）轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中，以引導(dǎo)CRISPR-Cas復(fù)合物到特定目標(biāo)序列進(jìn)行精確修改的系統(tǒng)。在細(xì)胞質(zhì)中，蛋白質(zhì)/crRNA復(fù)合物針對互補的RNA并以前所未有的精度進(jìn)行降解，根據(jù)研究人員的說法。

Cas13d-NCS在降解mRNA靶向物和中和自我復(fù)制的RNA方面表現(xiàn)出色，包括委內(nèi)瑞拉馬蹄病毒（VEE）RNA病毒的復(fù)制序列以及幾種SARS-CoV-2變體，釋放出Cas13d作為可編程抗病毒工具的全部潛力，這一成就被科學(xué)家們認(rèn)為是在應(yīng)對大流行病和加強對未來疫情的防御方面邁出了重要的一步。

研究的影響超越了傳統(tǒng)的抗病毒策略和CRISPR系統(tǒng)，開啟了一個新的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時代，通過使CRISPR基于干預(yù)措施的亞細(xì)胞定位進(jìn)行戰(zhàn)略性的操控，維爾納·沃斯特博士表示，他是洪堡大學(xué)發(fā)育遺傳學(xué)研究所的主任。

沃斯特說：“Cas13d-NCS在抗病毒開發(fā)方面的突破標(biāo)志著我們持續(xù)抗擊RNA病毒的斗爭中的一個關(guān)鍵時刻。這一成就展示了合作創(chuàng)新和人類智慧在我們追求更健康、更有韌性的世界中的力量?！?/p>

參考文獻(xiàn)：https://www.nature.com/articles/s41421-024-00672-1

編輯：王洪

排版：李麗