[发明专利]核酸分子

说明书

本发明提供了一种核酸分子，所述核酸分子包括：主链，所述主链中含有核糖核苷酸和修饰基团，所述修饰基团可以被活性氧脱除。本发明所提供的核酸分子可以响应高浓度活性氧，在活性氧的作用下脱除修饰基团，呈现活性形式；在低浓度活性氧或者缺少活性氧的情况下呈现封闭形式，不发挥生物学作用。该核酸分子可以用于基因编辑系统对生物体进行基因编辑，也可以用于制备治疗与活性氧浓度有关疾病的药物。

技术领域

本发明涉及生物化学领域，具体地涉及核酸分子、基因编辑系统、制备核酸分子的方法、基因编辑方法。

背景技术

RNA在生物体内发挥着转录、翻译、调控基因表达等多种功能，对生物体的几乎一切生命活动至关重要。在结构上RNA同DNA相似，由碱基、五碳糖和磷酸骨架组成，只比DNA在五碳糖上多了2’-OH。这一结构上的小小区别，一方面给RNA本身带来了不利，使其结构不稳定容易发生水解断裂，同时使其容易被很多核酸酶识别而降解，但从另一方面来说，正是这结构上的区别使大自然在生物进化过程中赋予RNA更多的功能角色。

CRISPR-Cas9基因编辑技术利用向导RNA(guide RNA)来介导核酸酶(Cas9)到达DNA靶点，并对目标靶点进行特异性的切割。Cas9核酸酶有两个酶切功能结构域：RuvC和HNH，分别作用于底物DNA的两条链，当这两个结构域被激活时，Cas9在底物DNA上产生双链断裂(Double strand breaks,DSBs)。细胞通过NHEJ的修复会在DSB处造成INDEL效应(insertion and deletion)，进而造成基因的移码突变而达到基因敲除的目的。此外，还可以通过同源重组等方式对基因进行精确编辑。

与持续激活型CRISPR-Cas9基因编辑系统相比，刺激响应型CRISPR-Cas9基因编辑可对基因编辑进行时间和空间上的更好控制，同时给脱靶留下更小的时间窗口，从而降低脱靶效率。

因此开发一种可以通过响应刺激来改变核酸分子状态的核酸分子，在基因编辑及药物制造等领域都非常重要。

发明内容

在本发明的第一方面，本发明提出了一种核酸分子。根据本发明的实施例，所述核酸分子包括：主链，所述主链中含有核糖核苷酸；和修饰基团，所述修饰基团与所述主链相连，并且所述修饰基团可以被活性氧脱除。根据本发明实施例的核酸分子具有两种形式，一种形式为携带有修饰基团的形式，另一种形式为不携带修饰基团。修饰基团连接在核酸分子的核糖核苷酸上，当核酸分子所处的环境中无活性氧，或者活性氧的含量低时，核酸分子以携带修饰基团的形式存在；当核酸分子所处的环境中的活性氧成分达到一定阈值时，核酸分子上的修饰基团被脱除，核酸分子以不带修饰基团的形式存在。

根据本发明的实施例，上述核酸分子还可进一步包括如下附加技术特征至少之一：

根据本发明的实施例，所述修饰基团包括选自硼酸频呐醇酯和苯硼酸的至少之一。发明人经过大量实验发现，硼酸频呐醇酯和苯硼酸可以连接于核酸分子上，对核酸分子进行修饰，并且连接于核酸分子上的硼酸频呐醇酯和苯硼酸可以在高浓度活性氧的作用下脱除，进而形成可以响应高浓度活性氧的核酸分子。

根据本发明的实施例，所述修饰基团经由连接子连接到所述核酸分子的磷酸骨架上。发明人经过反复的实验发现，修饰基团经过连接子连接于核糖核苷酸的磷酸骨架上更稳定。

根据本发明的实施例，所述连接子包括选自含硫基团和含硒基团的至少之一。发明人经过反复研究发现，硫或者硒替代核糖核苷酸磷酸骨架上的氧可以作为连接子，进而使修饰基团连接在核糖核苷酸上。使用硫或者硒代核糖核苷酸磷酸骨架上的氧不影响核酸分子的重要结构，也不会影响核酸分子的生物学功能。

根据本发明的实施例，所述连接子为硫代磷酸酯和硒代磷酸酯。根据本发明实施例的核酸分子，使用硫或者硒代替核糖核苷酸骨架上的氧进而形成硫代磷酸酯结构，此种修饰简单易得，商业化的固相合成即可满足需求，成本低廉。