近年来，科学界在基因编辑领域取得了重大进展，特别是通过 CRISPR（成簇的规律间隔的短回文重复序列）系统的开发。 2020年诺贝尔化学奖 因发现 CRISPR–Cas9 系统而获奖的科学家，这是一种革命性的基因组编辑技术，推动了 DNA 治疗的发展。随后，CRISPR–Cas13 系统成为识别和纠正 RNA 序列错误的潜在工具。CRISPR–Cas13 是一种新技术，专门用于病毒检测和 RNA 靶向治疗。CRISPR RNA (CrRNA) 靶向特定和非特定 RNA 序列，Cas13 是一种效应蛋白，可发生构象变化并切割靶 RNA。这种 RNA 靶向系统对治疗学具有巨大的前景，是分子生物学领域的革命性工具。
现在，在最近发表的 生物设计研究由浙江大学杭州全球科技创新中心姚远教授领导的研究团队阐明了 CRISPR-Cas13 在 RNA 靶向治疗中的最新研究趋势。姚教授在谈到这篇于 2024 年 9 月 6 日在该期刊第 6 卷在线发表的论文时表示：“通过专注于 RNA（DNA 和蛋白质之间的中介），CRISPR-Cas13 使科学家能够暂时操纵基因表达而不会引起基因组的永久性改变。这种灵活性使其成为基因组稳定性至关重要的场景中更安全的选择。”
RNA 在将遗传信息从 DNA 传递到蛋白质合成机制中起着核心作用，还调节基因表达并参与众多细胞过程。RNA 剪接缺陷或突变可导致多种疾病，从代谢紊乱到癌症。当单个核苷酸被错误插入、删除或改变时，就会发生点突变。CRISPR-Cas13 通过采用 REPAIR（用于可编程 A 到 I 替换的 RNA 编辑）和 RESCUE（用于特定 C 到 U 交换的 RNA 编辑）机制在识别和纠正这些突变方面发挥作用。解释基于 Cas13 的基因编辑器的应用， 姚教授补充道：“例如，mxABE 编辑器可用于纠正与杜氏肌营养不良症相关的无义突变，而这种突变可以用 mxABE 来纠正。这种方法已被证明具有很高的编辑效率，可将肌营养不良蛋白的表达恢复到野生型 50% 以上的水平。”
CRISPR-Cas13 可以纠正不寻常的剪接事件。脱甲基酶是一种在转录后修饰 (PTM) 中起关键作用的酶，该过程发生在转录之后，蛋白质产生之前。利用有关剪接事件的知识，并在 CRISPR-Cas13 的帮助下了解脱甲基酶的作用，可以帮助科学家开发有针对性的个性化疗法。同样，CRISPR-Cas13 机制可用于改变、上调或下调翻译。 姚教授表示：“CRISPR-Cas13 领域最近最重要的进展之一是整合人工智能 (AI) 来提高其精确度和效率。”.
RNA 靶向 CRISPR 工具的成功取决于多种因素，包括向导 RNA 序列、靶 RNA 的可及性以及 RNA 分子的二级结构。CRISPR-Cas13 系统具有广泛的临床应用，例如 RNA 病毒诊断、RNA 成像、RNA 碱基编辑、RNA 表观基因组编辑和治疗干预。CRISPR-Cas13 的脱靶和递送机制的庞大尺寸是阻碍其临床实施的一些临床障碍。但将分子技术与 AI 相结合可以提高效率。AI 算法能够预测和优化 CRISPR-Cas13 递送结果。
更进一步来说，CRISPR–Cas13 系统可能会继续快速发展。随着研究人员不断完善该技术，它有潜力用于更广泛的治疗应用，从抗病毒治疗（例如针对 SARS-CoV-2）到遗传疾病的个性化医疗方法。
最后，CRISPR-Cas13 的出现无疑彻底改变了 RNA 编辑，为解决当今一些最具挑战性的疾病提供了强大的工具。希望随着特异性、递送和 AI 集成方面的不断改进，CRISPR-Cas13 能够为 RNA 靶向治疗的新时代铺平道路。
