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【一周时讯】新算法模型gRNA设计：驱动CRISPR检测灵敏度升级！
CRISPR/Cas系统是现代生物科学领域的一项革命性技术，其应用已经扩展到医学、农业、生态保护等多个领域，相关成果和应用实例不断涌现。CRISPR那些事儿设置一周时讯栏目，为您带来关于CRISPR的最新研究和行业新闻，以下是过去一周时讯的简单总结：
一、研究资讯
（一）CRISPR 筛选
1、文章题目：Crispr-mediated genome editing reveals a preponderance of non-oncogene addictions as targetable vulnerabilities in pleural mesothelioma
期刊：Lung Cancer（IF：4.5）
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.lungcan.2024.107986
胸膜间皮瘤 (PM) 是一种恶性癌症，治疗的选择与程度都是有限的，特别是肿瘤抑制因子的频繁丢失（这种疾病的关键致癌驱动因素）阻碍了靶向癌症疗法的发展。为了系统地鉴定PM的遗传脆弱性，研究人员对两种组织学上不同的PM细胞系JL-1和msto211h进行了CRISPR/Cas9敲除筛选，并确定了遗传改变，特别是在lats2突变的PM细胞中恢复NF2的能力，强调了筛选策略的技术可行性和筛选结果的生物学可靠性。该筛选确定了与 PM 细胞增殖和存活有关的已知和新基因因子，并在应激反应通路（包括 DNA 修复、细胞周期和转录调控）方面有所丰富，为开发前所未有的靶向疗法来对抗这种可怕的疾病提供了功能蓝图。
2、文章题目：Transcriptional inhibition after irradiation occurs preferentially at highly expressed genes in a manner dependent on cell cycle progression
期刊：eLIFE（IF：6.4）
原文链接：https://doi.org/10.7554/eLife.94001
为了应对DNA双链的损伤，正在进行的转录会收到抑制以促进更准确的DNA，转录过程的恢复会发生在DNA修复完成之后，然而，有这种调节方式的转录本和发挥作用的具体机制都尚未明确。研究人员发现电离辐射（IR）后的转录恢复以独立于 HIRA 组蛋白伴侣的方式发生。为了准确识别导致IR后转录抑制的因素，研究进行了全基因组 gRNA 文库 CRISPR/Cas9 筛选。研究结果筛选出的许多热门结果都是蛋白质 neddylation 所需的因素。然而，在抑制 neddylation 后的短时间内，即使 neddylation 得到有效抑制，IR后仍会发生转录抑制。持续抑制 neddylation 会阻止 IR 后的转录抑制，还会导致细胞周期停滞，似乎IR后的转录抑制优先发生在循环细胞中高表达的基因上。
（二）CRISPR基因敲除细胞
1、文章题目：Gene editing of NCF1 loci is associated with homologous recombination and chromosomal rearrangements
期刊：Communications Biology（IF：5.2）
原文链接：https://doi.org/10.1038/s42003-024-06959-z
由于存在多个靶标，CRISPR基因编辑技术用于治疗p47 phox缺陷型慢性肉芽肿病 (p47 CGD) 等假基因相关疾病时，会面临染色体重排的困境。瑞士和德国的研究人员在 p47 CGD 的人类细胞系模型和患者来源的人类造血干细胞和祖细胞中成功地对 NCF1 基因及其假基因 NCF1B 和 NCF1C 进行了CRISPR/Cas 基因编辑后，检测到了兆碱基级的改变。结果表明重排源于重复序列之间的相互作用，因此在评估此类疾病的基因组编辑风险时评估基因组背景（尤其是同源区域）是极其重要的。
2、文章题目：CRISPR-edited human ES-derived oligodendrocyte progenitor cells improve remyelination in rodents
期刊：Nature Communications（IF：14.7）
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-52444-w
在多发性硬化症（MS）中，产生神经退化和进行性残疾的主要原因是大脑和脊髓中的炎性脱髓鞘病变，而髓鞘再生可以恢复快速跳跃传导和神经保护。但髓鞘再生在MS中的效率低下且目前MS无法通过疗法治疗。少突胶质细胞祖细胞（OPC）功能的内在和外在抑制会导致髓鞘再生失败，研究人员通过CRISPR基因编辑技术编辑了人类胚胎干细胞衍生的OPC(hOPC)，使其对慢性MS病变释放出的化学驱避剂无反应，然后将其移植到慢性病变的啮齿动物模型中。结果显示，基因编辑后的hOPC的迁移与髓鞘再生能力增强，并且不受宿主的年龄和移植后的时间的影响，表明hOPC的基因编辑与移植可以克服抑制髓鞘再生的负面环境，这对治疗进行性MS患者的策略具有转化意义。
（三）CRISPR检测
1、文章题目：Model-directed generation of artificial CRISPR-Cas13a guide RNA sequences improves nucleic acid detection
期刊：Nature Biotechnology（IF：33.1）
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41587-024-02422-w
CRISPR-Cas13a系统是一种基于RNA的基因编辑和检测工具，被广泛用于检测特定的RNA病毒和基因表达。CRISPR-Cas13a系统具有靶向RNA并进行切割的能力，从而引发旁切反应，释放荧光信号以便检测。研究者采用机器学习模型，基于已有的gRNA序列数据，训练出能够生成新gRNA的算法。这些人工设计的gRNA序列经过筛选和优化，用于检测实验。研究结果显示通过模型生成的gRNA显著提升了核酸检测的灵敏度和特异性。与传统设计的gRNA相比，人工生成的gRNA在低浓度靶标的情况下表现更优。该研究为通过计算模型优化CRISPR系统提供了新的方向，未来可能会进一步扩展到CRISPR-Cas12或CRISPR-Cas9等系统。这种基于模型的gRNA设计方法有望加速生物医学检测工具的发展，特别是在感染性疾病、遗传病检测中的应用。
2.文章题目：Harnessing noncanonical trans-cleavage characteristics of Cas12 and Cas13a to enhance CRISPR-based diagnostics
期刊：Communications Biology（IF：5.2）
原文链接：https://doi.org/10.1038/s42003-024-07000-z
Cas12 和 Cas13 因其反式切割活性而被广泛应用于分子诊断，但它们的激活特性仍不为人所知。研究人员对 Cas12a、Cas12f1 和 Cas13a进行了深入研究，揭示了它们与非典型激活剂的反式 DNase 和反式 RNase 活性的特征。研究结果表明，DNA 可以作为 CRISPR-Cas13a 的直接靶标，显著提高了单碱基错配的检测灵敏度。此外，Cas12a 和 Cas13a 的反式切割活性可以分别由不同的 RNA：DNA 和 RNA：RNA 双链激活，这表明 crRNA 中茎环结构的存在对其激活并不是必不可少的。值得注意的是，与 Cas12a 不同，Cas12f1 表现出独立于激活的内在 RNase 活性。利用这些见解，研究提高了采用 CRISPR-Cas12f1 和 Cas13a 系统的双基因靶标检测方法的准确性，加深了对 Cas12 和 Cas13a 非规范激活特性的理解，为基于 CRISPR 的诊断领域做出了贡献。
（四）其他CRISPR相关研究
1、文章题目：Novel deoxyhypusine synthase (DHPS) inhibitors target hypusination-induced vasculogenic mimicry (VM) against malignant melanoma
期刊：Pharmacological Research（IF：9.1）
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.phrs.2024.107453
血管生成拟态 (VM) 是恶性黑色素瘤预后不良的一个因素，开发针对黑色素瘤VM的脱氧羟脯氨酸合酶(DHPS)抑制剂具有很好的临床应用价值。因此研究人员基于候选结构优化合成了一系列化合物，并通过酶活性测定和细胞活力抑制筛选确定了命中化合物7k。在细胞内外，都证明了7k靶向DHPS的能力及其高亲和力。分子动力学和点突变表明 DHPS 中 K329 或V129 的突变会消除7k的抑制活性。使用PCR阵列、固态抗体微阵列和血管生成测定研究了7k对黑色素瘤细胞的影响，揭示了DHPS通过促进FGFR2和c-KIT的表达来调节黑色素瘤VM。 结果突出了 DHPS 在黑色素瘤 VM 形成中的关键作用，并证实了 7k 作为新型抗黑色素瘤药物的潜力。
2、文章题目：Ubiquitin-specific peptidase 25 ameliorates hepatic steatosis by stabilizing peroxisome proliferator activated receptor alpha
期刊：Journal of Biological Chemistry（IF：4）
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jbc.2024.107876
非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD)是全球最常见的慢性肝病，脂肪细胞中的USP25已被证明与胰岛素抵抗有关，然而，USP25 在 NAFLD 中的作用仍不清楚。研究人员测量了NAFLD患者和模型中的肝脏USP25蛋白水平，在小鼠和细胞中操控USP25的表达以评估其在NAFLD中的作用。通过蛋白质组学分析确定了NAFLD进展中USP25的下游靶点并进行了确认。此外，使用USP25抑制剂来确定USP25是否可以成为NAFLD的可行治疗靶点。用游离脂肪酸(FFA)处理的小鼠原代肝细胞和Huh7细胞中的 USP25 蛋白水平也降低了。同样，在Huh7细胞系中敲除USP25会加重FFA诱导的脂肪变性，而USP25过表达会改善Huh7细胞系中FFA诱导的脂肪变性。进一步的蛋白质组学分析显示，PPARα信号通路是USP25的下游靶点，这在小鼠和细胞系中都得到了证实。此外，USP25可以通过促进PPARα去泛素化来稳定PPARα。最后，USP25 抑制剂加剧了小鼠饮食诱导的脂肪变性。总之，USP25 可能通过PPARα信号通路在NAFLD中发挥作用，并可能成为NAFLD的潜在治疗靶点。
二、行业新闻
1、HuidaGene Therapeutics本周宣布，将在本月晚些时候于罗马举行的欧洲基因和细胞治疗学会 (ESGCT) 2024 年年会上发表 11 篇演讲。10 篇海报和 1 篇口头演讲将介绍该公司广泛的基因编辑疗法的最新进展，涉及老年性黄斑变性、MECP2重复综合征、阿尔茨海默病、ALS、亨廷顿氏病、Angelman 综合征和杜氏肌营养不良症。
新闻链接：https://www.huidagene.com/new/news/67
2、ProQR Therapeutics本周早些时候宣布，将在本周于加拿大魁北克省蒙特利尔举行的寡核苷酸治疗学会第 20 届年会上展示其专有的 Axiomer™ RNA 编辑技术平台及其针对胆汁淤积性疾病的 AX-0810 管线计划的临床前数据，该管线计划针对的是牛磺胆酸钠共转运多肽 (NTCP)。
3、Editas Medicine最近宣布，将根据与Vertex Pharmaceuticals签订的 Cas9 许可协议，将部分未来许可费和其他欠 Editas Medicine 的款项出售给 DRI Healthcare Trust (DRI) 的一家全资子公司，预付现金 5700 万美元，预付现金将为 Editas Medicine 带来非稀释性资本，有助于进一步开发产品线和相关战略重点。
艾迪基因专注于CRISPR技术，提供一系列高质量的基因编辑服务和体外诊断产品：CRISPR文库筛选、细胞基因编辑、单克隆筛选、CRISPR检测。致力于为CRISPR相关、基因功能研究相关、体外诊断以及治疗相关的科学研究提供最高效的技术服务。
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