CRISPR新工具开辟更多可编辑基因组位点

美国麻省理工学院（MIT）研究人员发现了一种可靶向几乎一半基因组位点的Cas9酶，从而极大地扩展了基因编辑工具的适用范围。

尽管基因编辑工具近年来取得了相当大的成功，但CRISPRCas9在基因组上可访问的位点数量仍然有限。这是因为CRISPR需要在基因组靶向位点侧翼的一段特定序列——原型间隔区相邻基序（PAM）来识别该位点。最广泛使用的Cas9酶——化脓性链球菌Cas9，需要两个G核苷酸作为其PAM序列，这极大地限制了其可靶向的位点数量（约占基因组上9.9%的位点）。

MIT分子机器研究小组负责人约瑟夫·雅各布森教授表示，CRISPR就像一个非常准确和高效的邮政系统，只要邮政编码以零结尾，就可以精确到达想要去的任何地方。但正因为其非常准确和具体，也限制了可以去到的地点数量。

为了开发更通用的CRISPR系统，研究人员利用算法对细菌序列进行生物信息学检索，以确定是否存在类似的、对PAM限制性要求较低的酶。为此，他们开发了一种数据分析软件工具，并在实验室中构建了CRISPR的合成版本，以评估新发现酶的性能。

研究最终发现，最成功的酶是来自犬链球菌的ScCas9，其与目前广泛使用的Cas9酶非常相似，但能够靶向常用酶不能靶向的DNA序列。新酶只需要一个而不是两个G核苷酸作为其PAM序列，从而在基因组上开辟了更多的靶向位点，允许CRISPR靶向许多先前已经超出系统范围的特异性疾病突变。

例如，一个典型的基因长度约为1000个碱基，如果只是简单地敲除整个基因，其可为研究人员提供许多不同的靶向位点。但镰状细胞性贫血等疾病是由单一碱基突变引起的，这使其更难以靶向。

雅各布森认为，碱基编辑不仅仅是找到基因中1000个碱基的任意位置并将其敲除的问题，而是一个以非常精确的方式进入并纠正想要改变的基因的问题。新的CRISPR工具在这些应用中具有非常大的潜力，未来或能追踪基因组上的每个位点。