可變剪接之-----如何實現外顯子跳躍-國內聚焦-資訊-生物在線

可變剪接之-----如何實現外顯子跳躍

作者:上海吉凱基因醫學科技股份有限公司 2023-06-30T10:38 (訪問量:20156)

可變剪接(Alternative Splicing,AS)是一種進化上保守的轉錄后過程,增加了真核生物RNA和蛋白質的多樣性。人類高達95%以上的多外顯子基因能夠進行變剪接。

綜合轉錄組學分析顯示,腫瘤的選擇性剪接事件比正常組織樣本多30%??勺兗艚右驯蛔C明與許多疾病的發生有關,腫瘤相關AS可以產生癌癥特異性剪接異構體,其活性影響細胞增殖、凋亡、DNA損傷修復、侵襲、血管生成、代謝和治療反應等多種過程。因此,可變剪接的研究,有益于對疾病發生及發展的了解和治療。

可變剪接在腫瘤研究中的作用

1.多數可變剪接在癌組織和正常組織中發生的頻率是不同的,檢測這些可變剪接產生的剪接變體有可能作為腫瘤學中新的生物標志物,并且為藥物的開發提供大量新靶點。

2.一些在腫瘤中起關鍵作用的基因的可變剪接產物發揮著不同的功能,直接影響著腫瘤的進展和治療。

3.還有一些基因,它們的可變剪接可以對腫瘤相關的通路起到調控作用,從而影響到腫瘤的進展。


外顯子跳躍的技術原理

RNA剪接是由一個被稱為“剪接體”的大型核糖核蛋白復合物進行的,它聚集在被稱為“剪接位點”的內含子-外顯子連接處,并催化內含子去除的反應。

因此,通過CRISPR/Cas9技術對“剪接位點”進行破壞,可以實現目的外顯子跳躍。研究發現對目的外顯子的兩個剪接調控位點同時被破壞,具有最高的外顯子跳躍活性。

CRISPR/Cas9靶點設計原則:靶點設計在目標外顯子的5 '或3 '剪接位點,cas9介導的靶點切割位點距離剪接位點小于5 bp。



外顯子跳躍在基因功能研究中的應用


利用CRISPR/Cas9技術在目標外顯子的剪接位點誘導突變,導致下列四個基因候選外顯子跳變。成功地在GSC83細胞中誘導了ETV1-E7、PUM2-E13和SMN-E6外顯子跳變(圖4C至4E)。在這四種候選基因中,ETV1-E7和NDE1E9的缺失在體外顯著損害了GSC83和528細胞的增殖和成球能力(圖C至4H),抑制了GSC83在小鼠大腦中的致瘤性,延長了荷瘤動物的總體生存期(圖I)。


通過設計sgRNA,以靶向外顯子的3'或5'末端剪接位點,以誘導MPRIP外顯子23的跳躍。細胞實驗發現,與對照細胞相比,表達這些sgRNAs的BxPC3原發腫瘤細胞在軟瓊脂中的遷移能力和集落形成能力增強。小鼠實驗結果顯示,與對照相比,肺轉移灶的數量顯著增加。


外顯子跳躍在新藥研發中的應用


外顯子跳躍方法旨在恢復DMD肌營養不良蛋白轉錄本的中斷開放閱讀框架。

Duchenne(杜氏)肌營養不良中,第51外號顯子不能與第53號外顯子連接,這阻礙了其余外顯子的組裝。科學家們通過設計反義寡核苷酸(AOS)或“分子貼片”的一些DNA的小片段,可以誘導外顯子跳躍。反義寡核苷酸(AONs)可以在前mRNA剪接過程中與靶外顯子雜交,這將隱藏目標外顯子免受剪接機械的影響,并且它將與其側翼內含子拼接出來。

對于外顯子52的缺失,跳過外顯子51將恢復閱讀框架,第50號外顯子可以連接到第53號外顯子,并繼續制造其余的蛋白質,從而導致肌營養不良蛋白恢復。在Duchenne(杜氏)肌營養不良小鼠模型(mdx小鼠)和Duchenne(杜氏)肌營養不良患者的肌肉活檢中證明這種技術是有效的。

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參考文獻…

1 Comprehensive Analysis of Alternative Splicing Across Tumors from 8,705 Patients.

2 Exon skipping: a first in class strategy for Duchenne muscular dystrophy.

3 Developments in reading frame restoring therapy approaches for Duchenne muscular dystrophy.

4 RBFOX2 modulates a metastatic signature of alternative splicing in pancreatic cancer

5 Alternative splicing and evolution: diversification, exon definition and function.

6 Alternative Splicing: New Insights from Global Analyses.
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