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Cellectis聯手哈佛 Recode Project重塑生命遺傳密碼

2018/5/4 整理/編輯部

George Church(photo credits:https://goo.gl/yZXQtv)

George Church(photo credits:https://goo.gl/yZXQtv)

日前,哈佛大學韋斯生物工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)與Cellectis聯合宣佈,將合作推進韋斯研究所正在進行的「重新編碼全基因體研究計畫」(Recode Project)。該計畫將針對人類或其他物種細胞株進行遺傳密碼改寫,改造生成新的細胞株,不僅不影響正常功能,甚至可能對病毒感染免疫、行使新功能。

在所有物種基因體中,編碼蛋白的DNA序列由A、T、G、C四種鹼基中,由三個鹼基一組構成的密碼子(codon)指示。從DNA序列向胺基酸序列的轉譯過程,這些密碼子編碼特定胺基酸。由於密碼子有64個,而在生物體內使用的胺基酸只有20種,大多數胺基酸與2至4個密碼子相對應。例如,CCC和CCG編碼的胺基酸都是脯氨酸。

由於密碼子這樣的重複性,哈佛大學韋斯研究所著名合成生物學家George Church,率領的團隊認為,生物體理論上不需要64個密碼子來編碼20種胺基酸。透過對物種的全基因體進行編輯,他們可以從基因體中完全刪除一種密碼子而不影響生物正常功能。而從這一編輯過程中,解放出來的密碼子可以被用來編碼原先在生物體內不存在的胺基酸,這些新的胺基酸可能給細胞帶來全新的功能。

George Church團隊已經成功對大腸桿菌(E. Coli)基因體進行編輯,將編碼蛋白所需的密碼子從64個減少到57個。而且他們的研究表明,減少密碼子可能讓細菌對所有病毒感染免疫。因為病毒需要依靠宿主的蛋白合成機制來合成自身複製需要的病毒蛋白,如果宿主中與特定密碼子對應的tRNA消失,那麼病毒可能無法完成複製過程。

同時,透過這種生物工程,可以設計出無法在自然界存活的新型細菌,因為它們的存活依靠在實驗條件下添加的人工胺基酸。這將大大增強使用細菌進行科學研究或生物製劑製造的安全性。

現在,韋斯研究所的研究人員希望將他們在大腸桿菌中獲得的成功,複製到動物細胞上,從而製造出能夠對病毒感染免疫並且超級安全的動物細胞株。由於研究人員需要在基因體中將近40萬個位點進行基因編輯,這需要非常強大的基因編輯工具。

Cellectis是一家臨床階段生物醫藥公司,主要開發基於基因編輯生成的同種異體(allogeneic)CAR-T細胞免疫療法。該公司的TALEN基因編輯技術能夠特異性地在整個基因體中進行基因編輯,而且可以一次性地對多個位點進行編輯。

George Church指出,Cellectis的TALEN基因編輯技術會對Recode計畫的成功,做出重大貢獻。

Cellectis執行長Andre Choulika表示,「我們期待與韋斯研究所和George Church團隊的合作,使用Cellectis的技術,在人類和其它物種細胞株中,對整個基因體進行編輯。TALEN技術的精確性、可塑性和強大功能,使它成為完成這一項前沿科研項目的最佳基因編輯平臺。」

韋斯研究所創始人董事(founding director)Donald Ingber說道,「韋斯研究所的合成生物學家和Cellectis的合作,標誌著基因體編輯的一個新的重要應用領域。它可能為防止傳染病、生物製造(biomanufacturing)、器官移植以及再生醫學開闢新的道路。」

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André Choulika, CEO of Cellectis(photo credit: https://goo.gl/qWzN3B)

André Choulika, CEO of Cellectis(photo credit: https://goo.gl/qWzN3B)

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