Nyt CRISPR-værktøj retter sig mod RNA i pattedyrsceller

Forskere fra Broad Institute of MIT og Harvard har vist, at et CRISPR-baseret redigeringssystem kan skære og binde RNA i pattedyrsceller. I et papir ud denne uge i Natur , holdet brugte CRISPR-Cas13, som forskerne havde hjulpet med at opdage, at både reducere RNA-niveauer og "mærke" RNA'er for at se og spore dem i celler. Forskerne brugte tidligere CRISPR-Cas13 til at målrette RNA i bakterieceller, men at bevise, at systemet kunne fungere sikkert og effektivt i pattedyrsceller, var et kritisk skridt hen imod at bruge systemet til at studere menneskets biologi og sygdom.

At have denne slags programmerbare værktøj til modulering af RNA i pattedyrsceller skaber nye muligheder for at lære, hvordan celler fungerer og, potentielt, til at designe sikrere terapier. I modsætning til redigering af DNA, som foretager permanente ændringer i cellens genom, at målrette RNA kunne gøre det muligt for forskere at foretage midlertidige ændringer, der ændrer mængden af ​​protein produceret af et gen i stedet for at stoppe produktionen helt.

"Selvom vi har gode værktøjer til at slette gener, de har stadig mange begrænsninger, der gør undersøgelsen af ​​genfunktion vanskelig, " forklarer co-first forfatter Omar Abudayyeh, som er kandidatstuderende i laboratoriet hos Broad core medlem og MIT lektor Feng Zhang. "Cas13 giver dig mulighed for at sænke genekspressionsniveauer uden helt at eliminere dem, som er nyttig til at studere gener og kan tilbyde en mindre giftig terapeutisk tilgang til at korrigere genetiske sygdomme."

Holdet, ledet af forskere fra Zhangs laboratorium, testede Cas13-enzymer fra femten forskellige mikrober for at finde den ene, fra Leptotrichia wadei (LwaCas13a), der var bedst egnet til opgaven. Ved at bruge LwaCas13a gjorde de det muligt for dem at skære specifikke steder i målrettet RNA med større specificitet end det nuværende RNA-knockdown-værktøj, der vælges, RNA-interferens (RNAi). Selvom RNAi kan være et nyttigt værktøj, det fører ofte til uønskede off-target effekter, gør eksperimenter svære at fortolke. Sådanne off-target effekter blev signifikant reduceret med Cas13.

Zhangs team demonstrerede også, at en såkaldt "død" variant af Cas13, der binder RNA, men ikke skærer det, kan kombineres med lyse fluorescerende "tags" for visuelt at spore mål-RNA, når det bevæger sig i cellen.

"Vores konstruktion af Cas13 her til at binde og billedtransskriptioner viser løftet om denne platform for udviklingen af ​​et bredere sæt værktøjer til at overvåge og manipulere RNA, " tilføjer co-first forfatter Jonathan Gootenberg, som også er kandidatstuderende i Zhangs laboratorium samt laboratoriet for det brede kernemedlem Aviv Regev.

Forskerne bemærker, at CRISPR-Cas13's native evne til at binde RNA også gør det lettere at bruge end andre teknologier, som i øjeblikket kræver, at forskere modificerer en organismes genom for at skabe et bindingssted. Disse funktioner kunne gøre CRISPR-Cas13 til en vigtig tilføjelse til biologers værktøjskasse til at studere genfunktion; forskere kan få CRISPR-Cas13-værktøjer via det non-profit plasmidlager Addgene.