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21日,《自然》杂志在线发表了哈尔滨工业大学生命学院黄志伟教授分析论文。该分析在国际上首次揭示了世界上最新发现的基因编辑系统CRISPR-Cpf1识别crRNA以及剪切pre-crRNA机制。该发现将实现对DNA的目的基因进行“关闭”“恢复”和“切换”等精准操作,将人类战胜癌症等疑难疾病梦想向前推进一大步。
近年来,分析人员一直在寻找一种可以实现对DNA“文本”进行删除、替换的简单易操作方法。底发现的CRISPR-Cpf1系统被认为是一种全新高效基因编辑工具,但其如何工作、能否被优化一直是科研人员攻关方向。黄志伟团队通过结构生物学和生化分析手段首次揭示了CRISPR-Cpf1系统的关键工作机理,对认识细菌如何通过CRISPR系统抵抗病毒入侵的分子机理具有重要科学意义。该系统与原有基因编辑技术有两点不同,即剪辑机制不一样,识别位点不一样,对日后优化该基因编辑系统意义重大。据悉,Cpf1也是目前解析的世界上唯一一个具有核酸序列特异性且同时具有DNase和RNase活性的核酸酶。
“艾滋病病毒感染人是因为人体细胞中存在病毒受体,新发现可实现将病毒受体基因精准敲除,这样病毒就无法识别受体,不能感染人类。”黄志伟把crRNA比作导弹制导系统,Cpf1比作弹头,CRISPR-Cpf1系统能够在crRNA引导下在人类细胞内剪切目的DNA底物。该分析相当于将这颗大自然的导弹拆开弄清其工作原理,以便使导弹精度大幅提高。