NC | 一种基于CRISPR-Cas13的光诱导RNA调节技术，为疾病研究和治疗提供了潜在的方法

CRISPR-Cas13广泛用于可编程RNA的干扰、成像和编辑。针对哺乳动物细胞的II类、VI型细菌的规则间隔短回文重复CRISPR-Cas13系统的开发，不断拓展了基因组工程的领域。最近的研究表明，PspCas13b可以利用融合ADAR2(作用于RNA 2型的腺苷脱氨酶)催化结构域的dCas蛋白编辑特异性RNA，从而扩展疾病特异性基因组工程的治疗策略。RNA固有的动态和时间性质意味着它的调节必须被精确控制，但传统的Cas13系统不提供这种功能。基于脱落酸(ABA)等诱导剂的诱导型Cas13系统具有时间和光照控制的性质。然而，这些诱导剂依赖于化学处理，在体内应用仍需要额外且复杂的步骤。蓝光诱导系统涉及一个更简单的诱导过程，不需要额外的化学物质。此外，蓝光的细胞毒性比紫外线小，因此更安全，更广泛地适用于体外和体内应用。

近日，韩国科技院（KAIST）Yu等人在国际著名期刊Nature Communications发表了题为“Programmable RNA base editing with photoactivatable CRISPR-Cas13”的文章。他们开发了一种基于CRISPR-Cas13的光诱导RNA调控技术。通过有效地分裂Cas13蛋白以减小蛋白大小并结合光诱导控制，该系统成功地解决了当前阻碍RNA靶向的可传递性和精度的局限性。paCas13和padCas13编辑系统可以实现对目标RNA的体外和体内操作，包括RNA的降解和碱基编辑。

通过片段对融合Magnet蛋白，他们开发了一个光诱导Cas13系统，称为paCas13。首先，他们预测了PspCas13b蛋白的分裂位点，并验证最有效的分裂位点为N351/C350，其具有低背景和高诱导性。为了产生光诱导Cas13系统，他们融合了经过光诱导二聚化的Magnet蛋白，其片段对具有与化学诱导分裂Cas13相同的配置。Magnet系统由一个带正电的磁体(pMag)和一个带负电的磁体(nMag)组成，在光照下迅速异二聚化。利用pMag和nMagHigh1(具有高亲和力的nMagH)的组合被证明能有效通过光激活Cas9，该研究也使用pMag和nMagHigh1开发了光激活的Cas13系统。

观察到paCas13对内源转录物具有明显的光诱导干扰，他们进一步通过融合ADAR2和无活性的paCas13片段，开发了一个光诱导的碱基编辑系统，称为padCas13编辑器。padCas13编辑器可以在光照下进行可逆RNA编辑，并且可以有效地对RNA进行A-to-I和C-to-U的碱基编辑，靶向疾病相关转录本，并在体外哺乳动物细胞中微调内源性转录本。padCas13编辑器还用于调整翻译后修饰，并在小鼠体内模型中证明了激活目标转录本的能力。因此，该研究提出了一种基于CRISPR-Cas13的光诱导RNA调节技术，该技术能够在体外和体内对靶RNA进行多种操纵，包括通过RNA降解和碱基编辑。使用paCas13系统的方法可以适用于在各种疾病状态和生理过程中操纵RNA，为疾病研究和治疗提供了潜在的途径。

综上，该研究开发的paCas13系统可以用来检测特定RNA的功能，并利用光精确控制活细胞中的内源性转录物，从而改变靶蛋白。paCas13的分裂片段能够克服基于腺相关病毒（AAV）载体递送的局限性，增加了该系统在治疗目的上的适用性。使用paCas13系统的体内方法将有潜力适用于在各种疾病状态和生理过程中操纵RNA。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-44867-2

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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