多伦多大学的研究人员利用一种名为 CRISPR 的细菌免疫防御系统来有效而精确地控制 RNA 剪接过程。

该技术为新的应用打开了大门，包括系统地探究基因部分的功能以及纠正导致多种疾病和病症的剪接缺陷。

“几乎所有人类基因都会产生经过剪接过程的 RNA 转录本，其中编码片段(称为外显子)被连接在一起，而非编码片段(称为内含子)被移除并通常会降解，” 该研究的第一作者、分子遗传学博士生 Jack Daiyang Li说道，他在 多伦多大学唐纳利 细胞和生物分子研究中心的Benjamin Blencowe 和 Mikko Taipale实验室工作 。

外显子可以进行选择性剪接，从而使人类大约20,000个编码蛋白质的基因的调控和功能变得极其多样化，从而允许不同类型的细胞发育和功能特化。

然而，大多数外显子或内含子的功能尚不清楚，正常的可变剪接模式的错误调节是各种疾病(如癌症和脑部疾病)的常见原因或促成因素。然而，现有的方法还缺乏精确、有效地纵剪接的方法。

在这项新研究中，一种催化失活的 RNA 靶向 CRISPR 蛋白(称为 dCasRx)与 300 多个剪接因子结合，形成了一种融合蛋白 dCasRx-RBM25。这种蛋白能够以高效且有针对性的方式激活或抑制替代外显子。

“我们的新效应蛋白激活了约 90% 的测试目标外显子的选择性剪接，”李说。“重要的是，它能够同时激活和抑制不同的外显子以检查它们的综合功能。”

这种多层次的作将有利于对基因剪接变体之间的功能相互作用进行实验测试，以确定它们在关键发育和疾病过程中的综合作用。

“我们的新工具可以实现广泛的应用，从研究基因功能和调控，到潜在地纠正人类疾病中的剪接缺陷”，这项研究的首席研究员、加拿大 RNA 生物学和基因组学研究主席、班伯里医学研究主席以及唐纳利中心和特默蒂 医学院分子遗传学教授 Blencowe 说道。

“我们开发了一种多功能的工程剪接因子，在靶向控制替代外显子方面，它比其他可用工具表现更好，”Taipale 说道，他也是这项研究的首席研究员，加拿大功能蛋白质组学和蛋白质稳态研究主席、Anne and Max Tanenbaum 分子医学主席以及 Donnelly 中心和 Temerty 医学的分子遗传学副教授。“同样值得注意的是，这种剪接因子对靶外显子有非常高的特异性干扰，这减轻了对可能出现脱靶效应的担忧。”

研究人员现在掌握了一种工具，可以系统地筛选替代外显子，以确定它们在细胞存活、细胞类型特异性和基因表达中的作用。

在临床上，该剪接工具有可能用于治疗多种人类疾病，如自闭症和癌症，因为这些疾病的剪接经常被破坏。