程靓等在构建多功能可调控基因编辑技术研究中取得新进展
发布时间：2025-04-30
在精准医疗与基因治疗不断发展的今天，如何实现CRISPR/Cas系统的高效、安全且时空可控的基因编辑，仍是生物技术领域面临的重要挑战。通过对crRNA结构的化学修饰与拓扑再设计，不仅能提升其稳定性，还可借助外部刺激实现精准调控，为复杂生物系统中多基因调控及疾病治疗带来新的可能。
在科技部、中国科学院和国家自然科学基金委的支持下，化学研究所分子识别与功能实验室程靓等长期以来致力于发展基于生物大分子化学修饰的识别分子和生物正交化学，先后在时空特异性基因编辑工具（Angew. Chem. Int. Ed.2023,62,e202212413;Chem. Commun.2024,60,5197;ACS Synth. Biol.2025,14,94）、RNA和组蛋白表观修饰的化学调控（Acc. Chem. Res.2025,DOI: 10.1021/acs.accounts.4c00844）和RNA修饰的荧光成像和单碱基测序（Angew. Chem. Int. Ed. 2022,61,e202210652）方面取得了一系列进展。
近期，程靓等在前期工作基础上，报道了一项基于“星型拓扑”结构crRNA调控CRISPR/Cas基因编辑的新策略。他们通过在crRNA末端核苷酸位点引入光敏连接基团，并利用点击化学将其组装为多臂的星状结构，实现了CRISPR/Cas系统的光响应激活。在未受光照的状态下，拓扑结构阻断了crRNA的功能，避免了脱靶编辑；而在特定波长照射下，光敏连接键断裂，释放出功能性crRNA，从而激活基因编辑。研究人员还进一步拓展了该策略的适用性，成功实现了CRISPR/Cas9和Cas12a系统的光控启动，并展示了其在多基因同时调控和体内编辑中的应用潜力。相比传统的全序列修饰或位点筛选方法，该拓扑化策略无需针对不同靶点进行重复优化，展现出良好的通用性和可扩展性。未来结合长波长响应材料或可逆调控模块，有望将该技术拓展至更深层次组织的精准治疗。
相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.2025,64,e202506527上，论文第一作者为博士研究生陈文达，通讯作者为程靓研究员。
基于星性crRNA拓扑结构的可控CRISPR/Cas系统
分子识别与功能实验室
2025年4月30日
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