基于CRISPR/Cas工具的肿瘤基因线路构建及应用

• 作者: 宋斐 刘宇辰 蔡志明 黄卫人
• 来源期刊: 合成生物学
• 学科: 生物学
• 关键词: 基因线路 信号传感器 恶性肿瘤 成簇的规则间隔短回文重复 CRISPR相关蛋白
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 特约评述|Invited Review
• 页码范围: 53-65
• 页数: 13页
• 分类号: Q812
• 语种: 中文
• DOI: 10.12211/2096-8280.2021-046

摘要

以恶性肿瘤为代表的难治性疾病仍是困扰我国乃至全球的一个重大公共卫生问题.近年来,合成生物学的蓬勃发展,极大推动了疾病创新治疗策略,并显示出巨大潜力.人工构建的基因线路可特异性地识别、区分疾病细胞和正常细胞,并控制疾病细胞命运,为精准治疗提供了新途径.然而构建基因线路用于疾病治疗的挑战之一是缺乏有效、可编程、安全和序列特异性的基因编辑工具.CRISPR/Cas自从首次被用于哺乳动物基因编辑以来,已被广泛应用于研究、工业和医学领域.除Cas9诱导的indel突变外,CRISPR/Cas能够进行DNA/RNA的碱基编辑,为基因线路设计提供了高效的工具,极大提高了每个线路元件效率.因此,基于CRISPR技术的智能化基因线路的应用,可有效保证癌症等疾病治疗的安全性、高效性和特异性.本文介绍了CRISPR/Cas技术应用于医学合成生物学基因线路设计的研究进展和潜在挑战.评估了使用CRISPR系统元件的合成基因线路在肿瘤治疗中的效果,尤其利用人工开关诱导的Cas9干预肿瘤细胞治疗的安全性和有效性;介绍了CRISPR/Cas9介导的信号传感器设计,其可同时识别多个蛋白质信号,实现了多基因同步调控,以及新一代体系小、特异性强、基因调控效率高的CRISPR/Cas12a系统及其遗传改造.基于无启动子表达CRISPReader元件的精简基因线路设计,其高效启动的特点极大提升了智能化基因线路在未来精准癌症治疗中的应用潜力.