...改進的CRISPR-Cas9不受PAM的限制,可靶向整個基因組中的任何位點

2021-01-11 生物谷

2020年3月30日訊/

生物谷

BIOON/---許多

基礎研究

人員和臨床研究人員正在測試利用一種簡單有效的基因編輯方法來研究和校正導致從失明到癌症等各種疾病的致病突變的潛力，但是這種技術受到一定限制，即必須在基因編輯位點附近存在某個較短的DNA序列。

如今，來自美國麻省總醫院（MGH）的研究人員對這個基因編輯系統進行了改進，使得它幾乎不再受到這種限制，從而有可能潛在地靶向整個人類基因組中的任何位點。相關研究結果於2020年3月26日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Unconstrained genome targeting with near-PAMless engineered CRISPR-Cas9 variants」。

圖片來自CC0 Public Domain。

CRISPR/Cas9基因組編輯技術是一種免疫防禦策略，被細菌用來切割入侵病毒的DNA。為了使得這種CRISPR-Cas9系統發揮作用，一種稱為Cas9的細菌防禦蛋白會尋找一個較短的稱為間隔序列鄰近基序（protospacer adjacent motif, PAM）的區域，這個區域存在於病毒DNA中，但不存在於

細菌

DNA中。CRISPR-Cas9已被用於編輯人類基因組，這是因為這樣的PAM序列在我們的DNA中也很常見；但是，人們不能靶向不位於PAM附近的基因。

為了克服這一障礙，在麻省總醫院基因醫學中心生物化學家Benjamin P. Kleinstiver的領導下，這些研究人員通過基因改造設計出兩種不需要特定PAM就可結合和切割DNA的Cas9蛋白變體，並將它們命名為SpG和SpRY。這兩種蛋白變體可允許以常規CRISPR-Cas9酶無法達到的效率編輯DNA序列。

Kleinstiver說，「鑑於這些經過改造的蛋白可以更自由地靶向DNA序列，因此它們可以靶向以前無法進入的基因組區域。通過幾乎完全放鬆Cas9對識別PAM的要求，如今許多基因組編輯應用是可以實現的。鑑於幾乎整個基因組都是可靶向的，因此最令人興奮的意義之一是從DNA編輯的角度來看，整個基因組都是『藥物可靶向的（druggable）』。」

這些研究人員接下來計劃更好地了解這些蛋白如何發揮作用的機制，同時探究它們在多種不同應用中的獨特功能。與此同時，他們對這些新的Cas9變體將對基因組編輯界帶來有意義的進步感到樂觀。

論文第一作者、麻省總醫院基因組醫學中心的Russell T. Walton說，「我們證實這些新酶將允許科學家們產生生物學和臨床上有意義的

遺傳

修飾，而這在以前是不可實現的。」（生物谷 Bioon.com）

參考資料：1.Russell T. Walton et al. Unconstrained genome targeting with near-PAMless engineered CRISPR-Cas9 variants. Science, 2020, doi:10.1126/science.aba8853.

2.Capabilities of CRISPR gene editing expanded
https://phys.org/news/2020-03-capabilities-crispr-gene.html

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