在活细胞中运行的 RNA 激活的 CRISPR/Cas12a 纳米机器人

赵桂芝 0 2024-09-26

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CRISPR/Cas12a系统是一种重要的基因编辑工具，已广泛应用于基因组工程和分子诊断中。该系统不仅可以通过识别特定的DNA序列进行精确切割，还具有一种称为“转切割”（trans-cleavage）的活性，这种活性使得CRISPR/Cas12a能够切割多种DNA序列，从而在生物传感和成像中展现出巨大的应用潜力。然而，尽管已有研究表明单链DNA（ssDNA）和双链DNA（dsDNA）可以激活Cas12a的转切割活性，但尚不清楚RNA是否也能够激活Cas12a的这种活性。

图1. 期刊论文

基于此，来自中国科学院生态环境科学研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室彭汉勇团队探索了RNA激活CRISPR/Cas12a系统转切割活性的机制，并成功开发了一种能够在活细胞中操作的CRISPR纳米机器人。研究发现，RNA不仅可以激活Cas12a系统的转切割活性，还能通过CRISPR纳米机器人在细胞内实时检测特定的microRNA。这些纳米机器人结合了金纳米颗粒和CRISPR/Cas12a蛋白复合物，能够高效地进行多轮转切割，产生放大后的荧光信号，展示了其在分子诊断和基因治疗中的巨大应用潜力。该研究于近日以RNA-Activated CRISPR/Cas12a Nanorobots Operating in Living Cells为题在线发表于Journal of the American Chemical Society期刊：

研究方法

纳米机器人的构建与评估：研究团队设计了基于金纳米颗粒（AuNP）的CRISPR纳米机器人，通过在其表面结合CRISPR/Cas12a蛋白复合物和靶向特定microRNA的crRNA，验证了RNA能够激活Cas12a系统并启动其转切割活性。

体内外实验验证：通过荧光成像和酶动力学实验，评估了CRISPR纳米机器人在活细胞中的行为，并测量了纳米机器人在不同microRNA浓度下的灵敏度和选择性。