从韩春雨老师的工作想到的

 

韩老师的工作,与RNAi,Cas9等技术是啥关系?我们能够借鉴些啥呢?...

从韩春雨老师的工作想到的
 


前段时间alpha狗人机大战引出人工智能的话题,看到一个微信上的图,很受震撼。科技的发展是指数级的,我们以为遥远未来会出现的东西,很可能明天就会出现。



(引自“一个故意不通过图灵测试的人工智能”)

本来认为这种感觉在计算机人工智能领域是这样的,这几天却深深感受到,在我们生物领域也是指数在发展。

1998年在线虫中发现RNA可以介导RNA的剪切,取名RNAi,由此打开了细胞内核酸剪切研究的大门。2006年RNAi技术获得了诺贝尔奖。从1998年到2006年,经过了8年。现在以RNAi技术为基础的药物研发也在慢慢兴起,FDA已经有通过的RNAi药物。

Crispr/Cas9系统是啥呢,是RNA可以介导DNA的剪切。啥时候发现的呢,在细菌中的研究很早就有了。Crispr(Clustered regulatory interspaced short palindromic repeats)是2002年命名的。这个RNA可以介导DNA剪切,在细菌中的基础研究有很多,2013年的时候,把这个系统用到了哺乳动物细胞内。从而开启了现在风风火火的Crispr/Cas9热潮,目前已经有把这个系统应用到遗传病治疗的研究。2013到人,才几年时间,就往临床研究上走了。

韩老师的工作是啥呢,DNA介导DNA的剪切。且用到了哺乳动物细胞上。这个系统也是细菌来的。其实,在2014年的nature上,已经在细菌里面报道了这样的系统(DNA-guided DNA interference by a prokaryotic Argonaute. 2014. nature)。只是没有探索这套系统在哺乳动物里面的作用。就如Cas9系统在2013年以前的工作。韩老师的工作是把这套系统用到了哺乳动物细胞中,且对其靶向序列,脱靶情况等进行了详细的探讨。目前从数据来看,DNA介导的DNA剪切要好于RNA介导的DNA剪切。那么这套系统相比Crispr/Cas9系统上临床的可能性更大。大家看,2014年到2016年,仅仅两年时间就从原核到了人。相信这套系统上临床研究会很快。

RNAi是RNA介导RNA剪切。

Crispr/Cas9是RNA介导DNA剪切。

韩老师的NgAgo是DNA介导DNA剪切。

咦,有蛋白对核酸剪切的吗。其实锌指酶,TALEN,都是蛋白介导的核酸剪切。可惜都存在缺陷,新的系统出来后现在已淘汰。

大家看看还有啥。研究微生物的,可以找找DNA介导RNA剪切的。为啥呢。因为很多疾病不是由于DNA突变造成,而是表观遗传学的改变(这就是为啥表观研究比较火的原因之一),这种情况下,是基因量的改变导致疾病。现在对于这类疾病功能基因,采用的是抑制剂,这些抑制剂可以是化合物,蛋白(抗体),siRNA。如果有DNA介导的RNA剪切,那么我们开发药物就多一条路径了。

另外,上面三种系统,都是起到剪切作用。对于基因组的编辑,采用上述系统剪切后,提供模板使其按照模板进行修复。

对于显性遗传病,一条染色体是正常的,这种遗传病,是否根据突变位点给予剪切的系统(韩老师的系统中单碱基不配对,剪切效率大大降低,可实现突变的染色体剪切,正常的不剪切),让其按照正常的染色体进行修复。这种遗传病采用这种方式,成功率是不是要高呀。有兴趣的筒子可以试试看。

对于隐形遗传病,两条都有问题。如果是不同位点,其实跟上面的情况一样。如果是相同位点,那么就复杂了。没有正常的模板。那么就只能外源给了。

其实从cas9敲除到cas9-sam的研究,把cas9剪切活性去除,偶联上转录激活元件,从而做基因的过表达。从这个思路出发,在韩老师的系统中,偶联上重组酶,提高重组效率,是否为一个好的路径呢。

很多病毒是具有重组系统的,比如慢病毒,只不过其重组不定点,具有改变基因组的风险。如果用韩老师的系统作为定点,利用重组系统提高效率。理论上是更好。

有条件的筒子,可以尝试。

最后说一句,造物主(creator,这个梗您知道吗,哈哈)造物都是有规律的,我们在遇到问题时,从自然界中去找找解决方案。上面三种体系都是自然界中就有的。其实寻找某基因的抑制剂,我们如果从自然界中去寻找,比我们人为创造,其实成功率会高很多。寻找药物,到天然产物中去。


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