网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Cell:华人团队开发时空可控的CRISPR系统,实现完全无创的体内局部基因编辑

0
分享至


撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

时空可控的CRISPR-Cas 系统将非常有利于将基因编辑限制在体内特定的时间和位置。理想情况下,该系统应能通过腺相关病毒(AAV)实现对特定组织或细胞类型的靶向递送,并可在体外进行调控。

然而,目前尚未实现通过单个 AAV 载体递送可调控的 CRISPR-Cas 系统,也未实现其在深层组织中的无创激活。

一项最新发表的Cell论文,突破了上述两个局限,该论文题为:Non-invasive control of gene editing in vivo by photoswitchable Cas12f and focused ultrasound,斯坦福大学Michael Z. Li、洪国松为论文共同通讯作者。

远程激活单AAV递送的光控 Cas12f 系统,可在无需手术或植入装置的情况下,实现对深部组织基因编辑的精确时空调控。

该研究设计了紧凑型光控 Cas12f 蛋白——psCas12f,使其能够与 sgRNA 共同封装于单个 AAV 载体中,然后利用聚焦超声(FUS)和机械发光颗粒在体内激活 psCas12f,从而实现精确的时空控制。

研究团队证明,AAV 递送的 psCas12f 联合 FUS,可在小鼠中靶向骨骼肌、肝脏和大脑等特定区域以成功实现基因编辑,从而提出了一种完全无创的体内局部基因编辑通用方法。


在体内实现 CRISPR-Cas 系统的时空调控,对于将基因编辑限制在特定位置并最大限度减少脱靶效应,具有重要意义。将可控的 CRISPR-Cas 系统递送至体内不同部位,并在不引入侵入性元件的情况下于深层组织中激活该系统,是一项尚未解决的重大挑战。

腺相关病毒(AAV)因其无致病性、对宿主基因组整合极少、能够通过细胞类型特异性启动子实现长期外源基因表达,以及可通过进化优化以增强特定组织的转导效率,成为基因递送的理想载体。然而,AAV 在 CRISPR-Cas 系统中的应用受到其包装容量限制的影响,即反向末端重复序列(ITR)之间仅能容纳约 4.5 kb 的 DNA 片段。这一限制使得基于最常用的 SpCas9(4.1 kb)或稍小的 SaCas9(3.2 kb)构建的可调控 CRISPR-Cas 变体难以有效递送。当添加调控结构域时,所形成的编码蛋白序列、启动子及 sgRNA 序列通常会超过 AAV 的包装上限。虽然可以将组件分装于两个不同的 AAV 载体中,但只有同时获得两种载体的细胞才能生成有活性的 CRISPR-Cas 分子,这不仅降低了基因编辑效率,也使递送过程更加复杂。

CRISPR-Cas 时空调控的另一个特殊挑战在于,光是目前唯一可用于蛋白质功能空间控制的手段,但光在体内深层组织中的传递会受到散射和吸收的阻碍。然而,植入光学元件或嵌入式发光装置不仅操作繁琐,还会造成组织损伤,从而限制了小鼠生理学研究,并阻碍了光控 CRISPR 系统的治疗应用。

在这项最新研究中,研究团队采用结合蛋白质工程与材料科学的多方面策略,解决了利用腺相关病毒(AAV)递送可控型 CRISPR-Cas 系统,并在深层组织中实现无创调控的系列难题。

为构建可通过 AAV 递送的光控 CRISPR-Cas 系统,利用可光解离的二聚体 Dronpa(pdDronpa)绿色荧光蛋白,对多种紧凑型 Cas12f 蛋白进行了改造,设计出单链光开关型 Cas12f 蛋白——psCas12f 蛋白。

为实现无创的空间-时间控制,我们采用聚焦超声(FUS)刺激机械发光纳米换能器(MLNT),在体内特定位置产生光信号。将 AAV 介导的 psCas12f 蛋白与 FUS 诱导的 MLNT 发光相结合,成功实现了在小鼠骨骼肌、肝脏和大脑等特定靶向区域的基因编辑,从而建立了一种适用于体内基因编辑无创时空调控的通用方法。


该研究的亮点:

  • 基于pdDronpa的光控 Cas12f(psCas12f)可实现时空特异性的基因编辑;

  • 编码 psCas12f 和 sgRNA 的基因可被封装在单个 AAV 颗粒中进行递送;

  • psCas12f 可通过外部光照在体内被高效激活;

  • psCas12f 可通过超声触发的机械发光在体内实现局部激活。

论文链接:

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(26)01074-3


特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
对于明天周二A股,我只说3句话:第一,3764点很可能还会再次出现?

对于明天周二A股,我只说3句话:第一,3764点很可能还会再次出现?

趋势清风侠
2026-10-19 17:31:33
iPhone Duo 配备了动态音量按键!

iPhone Duo 配备了动态音量按键!

花果科技
2026-10-19 12:37:13
刚走出民政局,我给我爸打电话:爸,离完了,我爸只回了俩字:动手,不到10分钟,前妻哭着打来电话问我怎么回事

刚走出民政局,我给我爸打电话:爸,离完了,我爸只回了俩字:动手,不到10分钟,前妻哭着打来电话问我怎么回事

晓艾故事汇
2026-08-31 08:07:04
刘德华《白衣逆行者》积压6年终于定档,有望刷新票房新低

刘德华《白衣逆行者》积压6年终于定档,有望刷新票房新低

光影新天地
2026-10-17 14:26:20
男子花300万买1破碗,被妻子大骂拿来鉴定,专家:怕你心脏受不了

男子花300万买1破碗,被妻子大骂拿来鉴定,专家:怕你心脏受不了

小豫讲故事
2026-10-19 06:00:24
广州这条村通知发钱,每人3.65元!村民证实:确有此事,已经到账!

广州这条村通知发钱,每人3.65元!村民证实:确有此事,已经到账!

广州生活美食圈
2026-10-19 16:12:58
四川绵阳市北川县附近发生4.1级地震,震源深度11千米

四川绵阳市北川县附近发生4.1级地震,震源深度11千米

极目新闻
2026-10-19 19:15:19
51岁许路儿当众卸妆!「素颜真面目」曝光 38岁周扬青吓呆了

51岁许路儿当众卸妆!「素颜真面目」曝光 38岁周扬青吓呆了

ETtoday星光云
2026-10-19 10:51:05
网红魏莹陪玩案后续:母亲曝不耻原因,连续陪3个大哥:她没离婚

网红魏莹陪玩案后续:母亲曝不耻原因,连续陪3个大哥:她没离婚

阅微札记
2026-10-15 10:11:44
孩子不会记住你带他去过多少地方玩,给他买了多少玩具,但是永远会记得…

孩子不会记住你带他去过多少地方玩,给他买了多少玩具,但是永远会记得…

上海女性
2026-10-13 13:09:33
成都一场婚礼的寒酸程度把全国人民都看愣了

成都一场婚礼的寒酸程度把全国人民都看愣了

七月生活情感驿站
2026-10-11 21:16:41
财政部:9月全国共销售彩票673.89亿元,同比增长27.3%

财政部:9月全国共销售彩票673.89亿元,同比增长27.3%

界面新闻
2026-10-19 15:56:28
《伟大的长征》拍出了最好的遵义会议,于和伟贡献教科书级表演!

《伟大的长征》拍出了最好的遵义会议,于和伟贡献教科书级表演!

电和影
2026-10-19 20:02:06
小玥儿近照曝光!和爸爸后妈逛街和弟弟互动好有爱越来越像大S了

小玥儿近照曝光!和爸爸后妈逛街和弟弟互动好有爱越来越像大S了

別甾虛僞
2026-10-18 15:22:46
敬一丹的硬笔字迹真飒!好亲切!写柳公权玄秘塔,是悬腕写还是伏案写?如何鉴定这幅书法的真伪?

敬一丹的硬笔字迹真飒!好亲切!写柳公权玄秘塔,是悬腕写还是伏案写?如何鉴定这幅书法的真伪?

书画相约
2026-10-18 10:15:24
男子为健身常年吃土豆等粗粮,为避免发芽囤一冰柜熟土豆,营养专家:冷冻会使抗性淀粉增加升糖更慢,但复热后效果打折,冷冻不是无限保鲜

男子为健身常年吃土豆等粗粮,为避免发芽囤一冰柜熟土豆,营养专家:冷冻会使抗性淀粉增加升糖更慢,但复热后效果打折,冷冻不是无限保鲜

环球时报国际
2026-10-16 15:32:36
5中1仅得3分2失误,登场21分钟输18分,男篮天才锋霸彻底陨落?

5中1仅得3分2失误,登场21分钟输18分,男篮天才锋霸彻底陨落?

弄月公子
2026-10-19 00:15:03
大开眼界!许家印当年奢靡生活曝光

大开眼界!许家印当年奢靡生活曝光

麦杰逊
2026-08-23 15:09:25
今年前三季度的GDP增速4.6%,人均收入暴涨5.3%,网友说:我个人GDP下降了50%!

今年前三季度的GDP增速4.6%,人均收入暴涨5.3%,网友说:我个人GDP下降了50%!

黯泉
2026-10-19 16:09:22
养老待遇拉开这么大会给社会带来什么后果?八条答案一条条摆给你

养老待遇拉开这么大会给社会带来什么后果?八条答案一条条摆给你

糖逗在娱乐
2026-10-18 16:40:35
2026-10-19 23:39:00
生物世界 incentive-icons
生物世界
最前沿、最有趣的生命科学研究
10185文章数 145182关注度
往期回顾 全部

科技要闻

王晟:近千亿资金涌入后 具身智能开始退烧

头条要闻

21岁男生在稻城亚丁严重高反遇难 驴友透露营救细节

头条要闻

21岁男生在稻城亚丁严重高反遇难 驴友透露营救细节

体育要闻

从NBA退役10年后,他真去警局上班了

娱乐要闻

奚梦瑶回应重返维密:还是很开心的

财经要闻

黄奇帆之子往事:从广微系到魏桥的跳跃

汽车要闻

不知道二代海鸥多好玩? 上赛道跑两圈 很过瘾的

态度原创

房产
家居
游戏
手机
艺术

房产要闻

最新房价:海口,三亚齐跌!

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

《生化7》制作人称这游戏缺陷很多 但都被大家忽视了

手机要闻

REDMI K100定档,小米18标准版也不远了!

艺术要闻

俄罗斯当代画家 叶夫根尼·戈洛洛博夫风景油画选

无障碍浏览 进入关怀版