CRISPR新工具開辟更多可編輯基因組位點

美國麻省理工學院（MIT）研究人員發現了一種可靶向幾乎一半基因組位點的Cas9酶，從而極大地擴展了基因編輯工具的適用范圍。

盡管基因編輯工具近年來取得了相當大的成功，但CRISPRCas9在基因組上可訪問的位點數量仍然有限。這是因為CRISPR需要在基因組靶向位點側翼的一段特定序列——原型間隔區相鄰基序（PAM）來識別該位點。最廣泛使用的Cas9酶——化膿性鏈球菌Cas9，需要兩個G核苷酸作為其PAM序列，這極大地限制了其可靶向的位點數量（約占基因組上9.9%的位點）。

MIT分子機器研究小組負責人約瑟夫·雅各布森教授表示，CRISPR就像一個非常準確和高效的郵政系統，只要郵政編碼以零結尾，就可以精確到達想要去的任何地方。但正因為其非常準確和具體，也限制了可以去到的地點數量。

為了開發更通用的CRISPR系統，研究人員利用算法對細菌序列進行生物信息學檢索，以確定是否存在類似的、對PAM限制性要求較低的酶。為此，他們開發了一種數據分析軟件工具，并在實驗室中構建了CRISPR的合成版本，以評估新發現酶的性能。

研究最終發現，最成功的酶是來自犬鏈球菌的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。新酶只需要一個而不是兩個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，允許CRISPR靶向許多先前已經超出系統范圍的特異性疾病突變。

例如，一個典型的基因長度約為1000個堿基，如果只是簡單地敲除整個基因，其可為研究人員提供許多不同的靶向位點。但鐮狀細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。

雅各布森認為，堿基編輯不僅僅是找到基因中1000個堿基的任意位置并將其敲除的問題，而是一個以非常精確的方式進入并糾正想要改變的基因的問題。新的CRISPR工具在這些應用中具有非常大的潛力，未來或能追蹤基因組上的每個位點。