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疟疾研究新突破上海巴斯德所开发新型CRI



疟疾与艾滋病、结核病一起被列为全球三大传染性疾病。其中,疟原虫是引起疟疾的真核病原微生物,疟原虫通过按蚊传播,恶性疟原虫的感染致死率最高。时至今日,全球每年仍有超过1亿人感染疟疾,数十万人死于疟疾。

正是因为疟疾对人类的影响如此巨大,所以诺贝尔奖先后给疟疾领域研究办法了三次,分别是发现按蚊是疟疾的传播媒介(年获奖);发现疟原虫(年获奖);青蒿素治疗疟疾(年获奖)。

青嵩素问世后,挽救了许多疟疾患者,病死率明显下降,但近年来部分地区出现青嵩素耐药问题,因此进一步研究疟原虫的病理学和抗药机制就显得尤为重要。

分子水平的遗传操作是研究恶性疟原虫病理学以及抗药机制的重要工具。然而,疟原虫中通过同源重组机制进行基因修饰的效率极低,而且恶性疟原虫缺乏可运行RNAi机制的关键原件,因而对疟原虫的研究急需发展一种高效简便的基因编辑工具。

年12月24日,美国科学院院刊PNAS发表了中国科学院上海巴斯德研究所江陆斌研究组题为:EpigeneticeditingbyCRISPR/dCas9inPlasmodiumfalciparum的最新研究论文。该研究运用新型CRISPR/dCas9技术,对恶性疟原虫感染人体红细胞的两个关键基因PfRh4和PfEBA-成功地进行了表达调控,为恶性疟原虫基因编辑提供了新的有效的遗传操作工具,为恶性原虫功能基因组学研究提供了强大的遗传操作系统。

Cas9的两个关键酶活位点被突变后的dCas9保留了结合DNA功能,但是失去了切割DNA的功能。将dCas9与一些表观遗传修饰因子相偶联,可以高效地对特定基因进行转录水平的调节。

江陆斌团队利用CRISPR/dCas9系统,在恶性疟原虫中成功构建了基于表观遗传修饰的新型基因编辑工具。分别将dCas9与恶性疟原虫乙酰转移酶(PfGCN5)和去乙酰化酶(PfSir2a)融合表达。在特异性sgRNA的引导下,dCas9重组蛋白可以在靶基因的转录起始位点(TSS)附近特异性调节染色质组蛋白乙酰化修饰水平,从而控制该基因表达的沉默或激活。

运用此新型CRISPR/dCas9技术,该团队分别对恶性疟原虫感染人体红细胞的二个关键基因PfRh4和PfEBA-成功地进行了表达调控,并诱导出相应的感染表型的变化。在此基础上,该团队进一步鉴定出恶性疟原虫生长必需基因PfSET1参与调节恶性疟原虫红内期生长过程的分子基础。该研究成果为恶性疟原虫基因编辑提供了新的有效的遗传操作工具,为恶性原虫功能基因组学研究提供了强大的遗传操作系统。

图A:CRISPR/dCas9-GCN5系统激活基因表达示意图与激活恶性疟原虫Rh4基因表达

图B:CRISPR/dCas9-Sir2a系统抑制基因表达示意图与抑制恶性疟原虫Eba-基因表达

本文主要内容来自中国科学院巴斯德研究所







































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