研究人員發(fā)現(xiàn)CRISPR-Cas9系統(tǒng)的Off-Switch

加利福尼亞大學(xué)舊金山分校的一組科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種使用新發(fā)現(xiàn)的噬菌體蛋白滅活CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的方法。該研究于12月29日發(fā)表在Cell雜志的網(wǎng)絡(luò)版上

CRISPR-Cas9在細(xì)菌中進(jìn)化，作為一種免疫系統(tǒng)來(lái)抵御病毒感染，但在過(guò)去十年中，它激發(fā)了科學(xué)家作為一種通用基因編輯系統(tǒng)的興趣，使他們能夠快速有效地修改遺傳信息并調(diào)整基因活性。生物。

許多希望CRISPR將加速直接治療遺傳性疾病的努力，以及許多其他應(yīng)用，但在大多數(shù)情況下，該技術(shù)還沒(méi)有被證明足夠精確，偶爾進(jìn)行意外的編輯以及預(yù)期的編輯。

生物倫理學(xué)家擔(dān)心技術(shù)的強(qiáng)大功能和易用性會(huì)增加它可能造成傷害的可能性。

“新發(fā)現(xiàn)的抗CRISPR蛋白可以幫助解決這兩個(gè)問(wèn)題，在CRISPR應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更精確的控制，同時(shí)提供快速安全，快速阻止該技術(shù)的任何潛在有害用途，”主要作者Joseph Bondy-Denomy博士說(shuō)。來(lái)自加州大學(xué)舊金山分校的微生物學(xué)和免疫學(xué)系以及定量生物科學(xué)研究所。

為了找到這樣的轉(zhuǎn)變，Bondy-Denomy博士及其合作者轉(zhuǎn)向了病毒和細(xì)菌之間數(shù)十億年的軍備競(jìng)賽，這種競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生了CRISPR系統(tǒng)本身。

為了發(fā)現(xiàn)一種抗CRISPR蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)可以對(duì)抗大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在使用的CRISPR-Cas9系統(tǒng)類型，這取決于一種名為SpyCas9的蛋白質(zhì)作為其靶向DNA剪切器，他們想出了一個(gè)技巧。

研究人員推斷，他們應(yīng)該能夠通過(guò)尋找“自我靶向”的證據(jù)來(lái)鑒定具有滅活CRISPR系統(tǒng)的細(xì)菌 - 細(xì)菌菌株中某些病毒已成功通過(guò)Cas9阻斷并將其基因插入細(xì)菌基因組。

他們假設(shè)這些噬菌體必須編碼一些抗CRISPR試劑，否則Cas9會(huì)通過(guò)切割其自身的基因組來(lái)殺死細(xì)菌，其中已插入病毒DNA。

該研究小組檢測(cè)了近300株李斯特菌，這是一種因食源性疾病而聞名的細(xì)菌，并發(fā)現(xiàn)3%的菌株表現(xiàn)出“自我靶向”。

進(jìn)一步研究分離出四種不同的抗CRISPR蛋白，證明能夠阻斷李斯特菌Cas9蛋白的活性，這與SpyCas9非常相似。

另外的實(shí)驗(yàn)表明，四種抗CRISPR蛋白中的兩種 - 研究人員稱其為AcrIIA2和AcrIIA4--致力于抑制常用SpyCas9靶向其他細(xì)菌(如大腸桿菌)中的特定基因以及工程化的能力。人體細(xì)胞。

總之，結(jié)果表明AcrIIA蛋白是CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的有效抑制劑，因?yàn)樗驯皇澜绺鞯氐膶?shí)驗(yàn)室采用。

“下一步是在人體細(xì)胞中顯示，使用這些抑制劑實(shí)際上可以通過(guò)減少脫靶效應(yīng)來(lái)提高基因編輯的精確度，”研究第一作者Benjamin Rauch博士說(shuō)，他也來(lái)自微生物學(xué)和免疫學(xué)和定量系。舊金山加州大學(xué)生物科學(xué)研究所。

“我們還想確切了解抑制蛋白如何阻斷Cas9的基因靶向能力，并繼續(xù)在其他細(xì)菌中尋找更多更好的CRISPR抑制劑。”

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