近年來(lái)最重要的科學(xué)進(jìn)步包括發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)使用稱為CRISPR的快速且價(jià)格合理的技術(shù)對(duì)生物進(jìn)行遺傳修飾的新方法?，F(xiàn)在，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的科學(xué)家表示，他們已經(jīng)確定了這項(xiàng)技術(shù)的簡(jiǎn)單升級(jí)，這種技術(shù)可以提高基因編輯的準(zhǔn)確性，增加安全性，為基因編輯提供足夠安全的門(mén)，可用于人類。

分子生物學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了確鑿的證據(jù)，證明Cas9是目前用于CRISPR基因編輯的最受歡迎的酶，也是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的酶，其效力和精確度低于一種較少使用的CRISPR蛋白，稱為Cas12a。

由于Cas9更有可能編輯植物或動(dòng)物基因組的錯(cuò)誤部分，破壞健康功能，科學(xué)家們認(rèn)為切換到Cas12a將導(dǎo)致更加安全和有效的基因編輯，他們的研究發(fā)表于8月2日的Molecular細(xì)胞。

“總體目標(biāo)是找到大自然賦予我們的最佳酶，然后使其更好，而不是采取歷史事故中發(fā)現(xiàn)的第一種酶，”分子生物科學(xué)助理教授兼合著者Ilya Finkelstein說(shuō)。這項(xiàng)研究。

科學(xué)家們已經(jīng)在使用CRISPR，一種細(xì)菌用來(lái)抵御病毒的天然機(jī)制，更多地了解人類基因，對(duì)植物和動(dòng)物進(jìn)行基因改造，并開(kāi)發(fā)出像科學(xué)小說(shuō)一樣的進(jìn)步，就像含有抗肥胖小鼠基因的豬一樣更瘦的培根。許多人希望CRISPR能夠?yàn)槿祟惣膊『途哂懈弋a(chǎn)量或抵抗干旱和害蟲(chóng)的作物提供新的治療方法。

但是在自然界中發(fā)現(xiàn)的CRISPR系統(tǒng)有時(shí)會(huì)靶向基因組中的錯(cuò)誤位點(diǎn)，這種位點(diǎn)應(yīng)用于人類 - 可能是災(zāi)難性的，例如，未能糾正遺傳疾病，而是將健康細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘?xì)胞。

之前的一些研究暗示Cas12a比Cas9更具選擇性，但之前的研究尚無(wú)定論。研究人員說(shuō)，這項(xiàng)最新研究通過(guò)證明Cas12a是一種比Cas9更精確的基因編輯手術(shù)刀并解釋原因來(lái)結(jié)束此案。

由研究生Isabel Strohkendl和Rick Russell教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，Cas12a比較喜歡它，因?yàn)樗馰elcro一樣與基因組目標(biāo)結(jié)合，而Cas9更像是超級(jí)膠水。每種酶都帶有一小段用RNA編寫(xiě)的遺傳密碼，與遺傳密碼編寫(xiě)在病毒DNA中。當(dāng)它碰到一些DNA時(shí)，酶開(kāi)始試圖通過(guò)形成堿基對(duì)來(lái)結(jié)合它 - 從一端開(kāi)始并沿著它的方向前進(jìn)，測(cè)試看一側(cè)的每個(gè)字母(DNA)與相鄰字母的匹配程度。另一方面(RNA)。

對(duì)于Cas9，每個(gè)堿基對(duì)緊緊地粘在一起，就像少量的超級(jí)膠水。如果每側(cè)的前幾個(gè)字母匹配良好，那么Cas9已經(jīng)與DNA緊密結(jié)合。換句話說(shuō)，Cas9注意到基因組目標(biāo)中的前七個(gè)或八個(gè)字母，但是隨著過(guò)程的進(jìn)行而不太注意，這意味著它可以很容易地忽略過(guò)程中的不匹配，導(dǎo)致它編輯錯(cuò)誤的部分。基因組。

對(duì)于Cas12a來(lái)說(shuō)，它更像是一個(gè)Velcro表帶。在沿途的每個(gè)點(diǎn)，債券相對(duì)較弱。在整個(gè)地帶都需要一個(gè)很好的匹配，讓雙方能夠長(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)行編輯。這使得它更有可能只編輯基因組的預(yù)期部分。

“這使得堿基對(duì)形成的過(guò)程更加可逆，”拉塞爾說(shuō)。“換句話說(shuō)，Cas12a可以更好地檢查每個(gè)堿基對(duì)，然后再轉(zhuǎn)到下一個(gè)堿基對(duì)。七到八個(gè)字母后，Cas9停止檢查，而Cas12a繼續(xù)檢查大約18個(gè)字母。”

研究人員表示Cas12a仍然不完美，但該研究還提出了Cas12a可以進(jìn)一步改進(jìn)的方法，也許有一天會(huì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建“精確手術(shù)刀”的夢(mèng)想，這是一種基本上防錯(cuò)的基因編輯工具。

“總的來(lái)說(shuō)，Cas12a更好，但有些地方Cas12a仍然令人驚訝地看到它的RNA和基因組目標(biāo)之間的一些錯(cuò)配，”Finkelstein說(shuō)。“因此，我們的工作所做的是為進(jìn)一步改進(jìn)Cas12a提供明確的前進(jìn)道路。”

研究人員目前正在后續(xù)項(xiàng)目中使用這些見(jiàn)解，旨在設(shè)計(jì)改進(jìn)的Cas12a。