CRISPR新工具開辟更多可編輯基因組位點(diǎn)

美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可靶向幾乎一半基因組位點(diǎn)的Cas9酶，從而極大地?cái)U(kuò)展了基因編輯工具的適用范圍。

盡管基因編輯工具近年來(lái)取得了相當(dāng)大的成功，但CRISPRCas9在基因組上可訪問(wèn)的位點(diǎn)數(shù)量仍然有限。這是因?yàn)镃RISPR需要在基因組靶向位點(diǎn)側(cè)翼的一段特定序列——原型間隔區(qū)相鄰基序（PAM）來(lái)識(shí)別該位點(diǎn)。最廣泛使用的Cas9酶——化膿性鏈球菌Cas9，需要兩個(gè)G核苷酸作為其PAM序列，這極大地限制了其可靶向的位點(diǎn)數(shù)量（約占基因組上9.9%的位點(diǎn)）。

MIT分子機(jī)器研究小組負(fù)責(zé)人約瑟夫·雅各布森教授表示，CRISPR就像一個(gè)非常準(zhǔn)確和高效的郵政系統(tǒng)，只要郵政編碼以零結(jié)尾，就可以精確到達(dá)想要去的任何地方。但正因?yàn)槠浞浅?zhǔn)確和具體，也限制了可以去到的地點(diǎn)數(shù)量。

為了開發(fā)更通用的CRISPR系統(tǒng)，研究人員利用算法對(duì)細(xì)菌序列進(jìn)行生物信息學(xué)檢索，以確定是否存在類似的、對(duì)PAM限制性要求較低的酶。為此，他們開發(fā)了一種數(shù)據(jù)分析軟件工具，并在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建了CRISPR的合成版本，以評(píng)估新發(fā)現(xiàn)酶的性能。

研究最終發(fā)現(xiàn)，最成功的酶是來(lái)自犬鏈球菌的ScCas9，其與目前廣泛使用的Cas9酶非常相似，但能夠靶向常用酶不能靶向的DNA序列。新酶只需要一個(gè)而不是兩個(gè)G核苷酸作為其PAM序列，從而在基因組上開辟了更多的靶向位點(diǎn)，允許CRISPR靶向許多先前已經(jīng)超出系統(tǒng)范圍的特異性疾病突變。

例如，一個(gè)典型的基因長(zhǎng)度約為1000個(gè)堿基，如果只是簡(jiǎn)單地敲除整個(gè)基因，其可為研究人員提供許多不同的靶向位點(diǎn)。但鐮狀細(xì)胞性貧血等疾病是由單一堿基突變引起的，這使其更難以靶向。

雅各布森認(rèn)為，堿基編輯不僅僅是找到基因中1000個(gè)堿基的任意位置并將其敲除的問(wèn)題，而是一個(gè)以非常精確的方式進(jìn)入并糾正想要改變的基因的問(wèn)題。新的CRISPR工具在這些應(yīng)用中具有非常大的潛力，未來(lái)或能追蹤基因組上的每個(gè)位點(diǎn)。