重塑生命遗传密码!Cellectis 推进与哈佛合作

日前,哈佛大学 Wyss 生物启发工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)与 Cellectis 公司联合宣布将合作推进 Wyss 研究所正在进行的重新编码人类或其它物种细胞系全基因组的研发项目(Recode Project)。从这一项目中改造生成的新细胞系在行使其正常功能时能够对病毒感染免疫,它们甚至可能行使全新功能。

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所有生物细胞的基因组中编码蛋白的 DNA 序列使用由 A、T、G、C 四种碱基中选取的三个碱基构成的密码子(codon)来指导从 DNA 序列向氨基酸序列的转译过程。这些密码子有的编码特定氨基酸,有的是启动蛋白转录的信号,还有的是终止蛋白转录的信号。由于密码子有 64 个,而在生物体内使用的氨基酸只有 20 种,大多数氨基酸与 2 - 6 个密码子相对应。例如,CCC 和 CCG 编码的氨基酸都是脯氨酸。

由于密码子的重复性,哈佛大学 Wyss 研究所的著名合成生物学家 George Church 博士率领的团队认为生物体理论上不需要 64 个密码子来编码 20 种氨基酸。通过对物种的整个基因组进行编辑,他们可以从基因组中完全删除一种密码子而不影响生物的正常功能。而从这一编辑过程中解放出来的密码子可以被用来编码原先在生物体内不存在的氨基酸,这些新的氨基酸可能给细胞带来全新的功能。

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George Church 博士课题组已经成功对大肠杆菌(E. Coli)的基因组进行编辑,将编码蛋白所需的密码子从 64 个减少到 57 个。而且他们的研究表明,减少密码子可能让细菌对所有病毒感染免疫。因为病毒需要依靠宿主的蛋白合成机制来合成自身复制需要的病毒蛋白,如果宿主中与特定密码子对应的 tRNA 消失,那么病毒可能无法完成复制过程。同时,通过这种生物工程可以设计出无法在自然界存活的新型细菌,因为它们的存活依靠在实验条件下添加的人工氨基酸。这将大大增强使用细菌进行科学研究或生物制剂制造的安全性。

现在,Wyss 研究所的研究人员希望将他们在大肠杆菌中获得的成功转移到动物细胞上。从而制造出能够对病毒感染免疫并且超级安全的动物细胞系。由于研究人员需要在基因组中将近 40 万个位点进行基因编辑,这需要非常强大的基因编辑工具。

Cellectis 公司是一家临床阶段的生物医药公司,主要开发基于基因编辑生成的同种异体(allogeneic)CAR- T 细胞免疫疗法。该公司的 TALEN 基因编辑技术能够特异性地在整个基因组中进行基因编辑,而且可以一次性对多个位点进行编辑。“Cellectis 公司的 TALEN 基因编辑技术会对 Recode 项目的成功将做出重大贡献。”George Church 博士说。

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“我们期待与 Wyss 研究所和 George Church 博士课题组合作,使用 Cellectis 的技术在人类和其它物种细胞系中对整个基因组进行编辑,”Cellectis 公司首席执行官 Andre Choulika 博士说:“TALEN 技术的精确性、可塑性和强大功能使它成为完成这一前沿科研项目的最佳基因编辑平台。”

“Wyss 研究所的合成生物学家和 Cellectis 公司的合作,标志着基因组编辑的一个新的重要应用领域。它可能为防止传染病、生物制造(biomanufacturing)、器官移植以及再生医学开辟新的道路。”Wyss 研究所的创始人董事(founding director)Donald Ingber 博士说。

参考资料:

[1] Harvard's Wyss Institute partners with Cellectis to recode the human genome

[2] Biologists are close to reinventing the genetic code of life

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