코로나 바이러스와 같은 RNA 바이러스를 포함하여 RNA를 표적으로하는 새로운 종류의 CRISPR 기술

코로나 바이러스와 같은 RNA 바이러스를 포함하여 RNA를 표적으로하는 새로운 종류의 CRISPR 기술CRISPR 기술을 사용하여 수천 개의 유전자를 대규모 병렬 방식으로 표적화하는 새로운 유전자 선별 플랫폼; 특정 RNA 표적을 검출, 표적 및 녹다운하기위한 최상의 가이드를 찾는 정확하고 빠른 방법.뉴욕, 뉴욕 (2020 년 3 월 16 일)-CRISPR 기반 유전자 화면을 통해 과학자들은 겸상 적혈구 빈혈, 암 면역 요법, 폐암 전이 및 기타 여러 질병의 주요 요인 인 유전자를 확인할 수있었습니다. 그러나 이러한 유전자 화면은 범위가 제한되어 있습니다. DNA 만 편집하거나 표적으로 할 수 있습니다. 인간 게놈의 많은 영역에서, 표적 DNA는 효과적이지 않을 수 있으며, 코로나 바이러스 또는 독감과 같은 RNA 바이러스와 같은 다른 유기체는 기존 DNA 표적화 CRISPR 스크린으로 전혀 표적화 될 수 없습니다.오늘날, Nature Biotechnology에 발표 된 과학계를위한 중요한 새로운 자료 에서, 뉴욕 게놈 센터와 뉴욕 대학의 박사 인 Neville Sanjana 실험실의 연구원들은 RNA를 표적으로하는 새로운 종류의 CRISPR 스크린 기술을 개발했습니다.연구원들은 DNA 대신 RNA를 표적으로하는 Cas13이라는 최근에 특징 지어진 CRISPR 효소를 이용했다. Cas13을 사용하여 인간 세포의 RNA 수준에서 대규모 병렬 유전자 스크린을위한 최적화 된 플랫폼을 설계했습니다. 이 스크리닝 기술을 사용하여 RNA 조절의 여러 측면을 이해하고 단백질을 코딩하지는 않지만 생성되는 RNA 분자 인 비 코딩 RNA의 기능을 식별 할 수 있습니다.인간 RNA 전 사체에서 수천 개의 서로 다른 부위를 목표로 연구자들은 가장 효과적인 Cas13 가이드 RNA의 식별을 촉진하기 위해 기계 학습 기반 예측 모델을 개발했습니다. 새로운 기술은 인터랙티브 한 웹 사이트와 오픈 소스 툴박스를 통해 맞춤형 RNA 표적에 대한 가이드 RNA 효율성을 예측하고 모든 인간 단백질 코딩 유전자에 대해 사전 설계된 가이드 RNA를 제공합니다."우리는 RNA- 표적화 Cas13 효소가 분자 생물학 및 의료 응용에 큰 영향을 미칠 것으로 예상하지만, 높은 표적화 효능을위한 가이드 RNA 디자인에 대해서는 알려진 바가 거의 없다"고 연구의 수석 저자 인 Sanjana 박사는 말했다. "우리는 가장 효과적인 가이드 디자인을위한 핵심 원칙과 예측 모델링을 개발하기 위해 심도 있고 체계적인 연구를 통해이를 변경하려고했습니다."Sanjana 박사는 New York Genome Center의 핵심 교직원, New York University의 생물학 조교수, NYU School of Medicine의 신경 과학 및 생리학 조교수입니다.Cas13 효소는 최근 게놈을 변경하지 않고 표적 유전자 녹다운을 허용하는 뉴 클레아 제 활성을 갖는 프로그램 가능한 RNA- 가이드 된 RNA- 표적화 단백질로 확인 된 타입 VI CRISPR (클러스터 된 규칙적으로 간격을 둔 짧은 회문 회귀 반복) 효소이다. 이 특성은 Cas13을 게놈 서열을 영구적으로 변경하지 않고 유전자 발현에 영향을 미치는 잠재적으로 중요한 치료제로 만든다."이것은 우리가 뉴욕 게놈 센터에서 육성하고 개발하는 일종의 기술 혁신입니다. Sanjana Lab의 최신 CRISPR 기술은 유전체학 및 정밀 의학 분야를 발전시키는 데 흥미로운 영향을 미쳤습니다."라고 Evnin Family 박사 Ph. 뉴욕 게놈 센터의 과학 이사 및 최고 경영자연구의 공동 저자 인 박사후 과정의 과학자 Hans-Hermann Wessels와 박사 과정 학생 Alejandro Méndez-Mancilla는 새로운 Cas13 기반 도구 모음을 개발하고 포유류 세포에서 전사 타일링 및 순열 스크린을 수행했습니다. 연구자들은 총 24,000 개가 넘는 RNA 표적 가이드에 대한 정보를 수집했습니다.Wessels 박사는“우리는 항체 염색법과 유세포 분석법을 통해 전 사체 녹다운을 쉽게 측정 할 수있는 몇 가지 인간 유전자를 포함하여 여러 가지 전 사체에 가이드 RNA를 바둑판 식으로 배열했다. "그 과정에서, 우리는 RNA- 표적화 Cas13 효소의 적용을 확장시킬 수있는 흥미로운 생물학적 통찰을 발견했다." 예를 들어, 연구팀의 연구 결과는 가이드 RNA의 어느 영역이 표적 RNA의 인식에 더 중요한지에 대한 통찰력입니다. 대상 RNA와 1, 2 또는 3 개의 단일 문자 불일치가있는 수천 개의 가이드 RNA를 사용하여 CRISPR 가이드와 대상 간의 불일치에 절묘하게 민감한 중요한 "시드"영역을 식별했습니다. 이 발견은 과학자들이 의도하지 않은 표적 RNA에 대한 표적 외 활동을 피하기 위해 가이드 RNA를 설계하는 데 도움이 될 것입니다.Cas13 off-target에 대한 이해를 증진시키는 것 외에도, "seed"영역은 밀접하게 관련된 RNA 종을보다 정확하게 구별 할 수있는 차세대 바이오 센서에 사용될 수 있습니다. 전체적으로,이 연구는 포유류 세포에서 이전 Cas13 연구의 데이터 포인트 수를 2 배 이상 증가시킵니다.동료 공동 제 1 저자 Méndez-Mancilla는“우리는 비 코딩 RNA를 표적으로하기 위해 최적화 된 Cas13 스크리닝 시스템을 사용하게 된 것을 특히 기쁘게 생각한다. "이것은 정방향 유전자 및 전 사체 스크린을위한 CRISPR 툴박스를 크게 확장시킵니다." 이 연구에서, 연구자들은 메신저 RNA의 다른 단백질 코딩 및 비 코딩 요소를 표적으로 삼을 때 단백질 녹다운의 현저한 차이를 발견했으며, Cas13이 전사 처리 및 스 플라이 싱과 관련된 다른 RNA- 결합 단백질과 경쟁한다는 증거를 발견했습니다.