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分享一篇发表在JACS的文章,文章标题“Orthogonal Chemical Activation of Enzyme-Inducible CRISPR/Cas9 for Cell-Selective Genome Editing”,文章的通讯作者是来自中国科学院化学研究所的汪铭研究员。汪铭课题组致力于蛋白质递送与功能调控等领域的研究。
CRISPR/Cas9系统以其使用方便、切割特异性好等特点,已成为一种广泛使用的基因编辑工具。但是,目前缺乏对该系统的时空控制手段,因此在面对细胞选择性的基因编辑这一问题时,CRISPR/Cas9系统仍有些捉襟见肘。针对这一问题,本文作者借助脱氧核酶,设计了一种酶诱导激活的CRISPR/Cas9系统(eiCRISPR),实现了具有肿瘤细胞选择性的基因编辑。
这一系统包含Cas蛋白,自阻断的向导RNA(self-blocked inactive single-guide RNA,bsgRNA),化学保护的脱氧核酶。其中,bsgRNA通过内部的碱基互补配对,阻断了CRISPR系统的基因编辑活性。只有当脱氧核酶被化学去保护后,其活性位点才能暴露出来,进而切割bsgRNA特定位点,消除bsgRNA的自阻断效应,从而重新释放CRISPR系统的基因编辑活性。在以上过程中,脱氧核酶的化学去保护依赖于醌氧化还原酶(NQO1),而NQO1在肿瘤细胞中过表达,这使得该系统有望实现对肿瘤细胞的特异性靶向。
作者优化了bsgRNA的序列长度,在体外证明了bsgRNA能够被DNAzyme切割,并尝试了多种DNAzyme的活化方式(光活化,ROS下切割苯基硼酸活化,NQO1酶切割苯基醌活化)。最终,作者使用脂质纳米颗粒将eiCRISPR系统递送至含有肿瘤的小鼠体内。肿瘤生长监测结果表明,这一系统显著抑制了肿瘤的生长,肿瘤大小大约只有对照组的30%。
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