首次,天津医科大学学者报道CRISPR

 2019-09-02 14:22  191人阅读   双一流大学网

CRISPR-Cas13a系统是近年来报道的,由RNA介导的靶向RNA的基因编辑系统。当CRISPR-Cas13a系统由crRNA介导,靶向结合并敲低目的基因后,它的随机剪切功能会被激活,开始降解周围遇到的其他RNA。这一特殊的性质,使其成为原核生物和古核生物的免疫防伪系统。这一随机剪切的特性,也被开发用于核酸检验中。CRISPR-Cas13a系统在真核细胞,特别是肿瘤中的研究尚在起步中。

最近,天津医科大学总医院康春生团队在Advanced Science(IF:15.804)在线发表题为"The CRISPR‐Cas13a Gene‐Editing System Induces Collateral Cleavage of RNA in Glioma Cells"的研究论文,该研究首次报道了CRISPPR-Cas13a系统能够经由crRNA介导,在过表达胶质瘤特异性突变---表皮生长因子受体III型突变(Epidermal Growth Factor Receptor variant III, EGFRvIII)的U87细胞中触发随机剪切效应,进而导致肿瘤细胞的死亡。这一发现揭示了CRISPR-Cas13a系统应用于肿瘤细胞杀伤和肿瘤治疗的巨大潜在价值。

首次,天津医科大学学者报道CRISPR

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EGFR的过表达和激活突变在多种癌症中都有报道。EGFR所在的7号染色体扩增更是胶质瘤中的标志性事件。康春生教授所在的神经肿瘤实验室,自2000初就致力于针对EGFR的治疗研究。实验室早起尝试了靶向EGFR的“siRNA鸡尾酒”疗法,靶向胶质瘤的EGFR-PI3K的RNA干扰表达质粒优化研究,并发表了一系列EGFR下游机制研究的高水平论文。近年来,康春生教授团队联合天津医科大学与美国加州大学洛杉矶分校,研发了可跨越血脑屏障的纳米胶囊投递系统,并针对这一系统进行了改良,实现了EGFR单抗尼妥珠的跨血脑屏障递送。

康春生教授课题组还首次利用CRISPR-Cas9系统针对EGFR/EGFRvIII小鼠胶质瘤模型进行了治疗,并利用CRISPR-Cas9文库针对EGFRvIII过表达造成的TMZ耐药相应信号通路和基因进行了筛选。本次CRISPR-Cas13a系统针对EGFRvIII过表达胶质瘤的编辑和杀伤研究,是康春生教授课题组利用基因编辑技术抑制胶质瘤的又一次有力尝试。

课题组首先在U87胶质瘤细胞中过表达了融合PEST的GFP,使GFP能够快速降解,以期用荧光强度反应GFP的mRNA表达水平。在U87-GFP细胞中,CRISPR-Cas13a系统能够快速降低GFP的荧光水平。Real Time PCR的检测结果发现,crRNA的转染能够敲低GFP的mRNA水平。更为有趣的是,RNA凝胶电泳显示,系统对U87-GFP的RNA产生了切割作用。

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利用这一特性,我们希望能够将CRISPR-Cas13a系统应用于特异性癌基因突变的胶质瘤细胞治疗中去。因此,我们又在U87细胞中过表达了EGFRvIII基因。与U87-GFP类似,CRISPR-Cas13a系统能够由crRNA介导,在U87-EGFRvIII细胞中触发针对RNA的随机剪切效应。

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进一步的,我们利用CRISPR-Cas13a系统对U87-EGFRvIII进行4小时的预处理后,接种入小鼠颅内,建立了小鼠原位胶质瘤模型。结果显示,CRISPR-Cas13a系统能够有效抑制U87-EGFRvIII细胞在小鼠颅内的原位进展。这说明,CRISPR-Cas13a系统对具有特异性基因突变的胶质瘤细胞具有极大的治疗潜能和研发价值。

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本研究是第一次将CRISPR-Cas13a系统的随机剪切效应应用于肿瘤细胞的治疗,这拓展了CRISPR-Cas13a系统的应用范围。CRISPR-Cas13a系统在真核系统中随机剪切效应的触发机制,还有待进一步的研究。但可以肯定的是,这一系统必将在肿瘤治疗中发挥重要的作用,具有极高的临床转化价值。

天津医科大学总医院康春生教授为文章的通讯作者,天津医科大学总医院王琦雪、北京天坛医院刘幸和天津医科大学总医院的周俊虎为文章的并列一作。

参考信息:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201901299

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