杜克大学报告称，基因编辑的进步扩大了 CRISPR 技术的应用范围

杜克大学的工程师团队开发出一种方法来扩大 CRISPR 技术的应用范围。虽然最初的 CRISPR 系统只能针对人类基因组中的 12.5%，但新方法可以扩大对几乎所有基因的利用，从而有可能通过基因组工程来针对和治疗更广泛的疾病。

该研究的合作者来自哈佛大学、麻省理工学院、马萨诸塞大学医学院、苏黎世大学和麦克马斯特大学。

这项研究于 10 月 4 日发表在期刊上 自然通讯.

“CRISPR 是编辑特定 DNA 的绝佳工具，但我们对可以编辑的基因仍然受到限制，” 普拉南·查特吉，生物医学工程助理教授。“最初的 CRISPR 工具只能编辑所有 DNA 序列中的大约 12.5%，具体取决于特定间隔的位置。如果你碰巧在其余 87.5% 中发生突变，你就没那么幸运了。

CRISPR-Cas 是一种细菌免疫系统，它允许细菌利用 RNA 分子和 CRISPR 相关 (Cas) 蛋白来靶向和摧毁入侵病毒的 DNA。自发现以来，研究人员竞相开发一系列新的 CRISPR 系统，用于基因治疗和基因组工程。

为了编辑基因组，Cas 蛋白利用 RNA 分子（引导酶到达目标 DNA 片段）和原间隔区相邻基序 (PAM)，PAM 是紧跟目标 DNA 序列的短 DNA 序列，是 Cas 蛋白结合所必需的。

一旦引导 RNA 找到其互补的 DNA 序列，并且 Cas 酶与相邻的 PAM 结合，该酶就会像剪刀一样在 DNA 上进行切割，从而触发基因组的所需改变。 最常见的 CRISPR-Cas 系统是来自化脓性链球菌的 Cas9 (SpCas9)，它需要连续两个鸟嘌呤碱基 (GG) 的 PAM 序列。

在之前的工作中，Chatterjee 和他的团队利用生物信息学工具发现和设计了新的 Cas9 蛋白，包括 Sc++，它只需要一个鸟嘌呤碱基 PAM 就可以进行切割。这一变化使研究人员能够编辑所有 DNA 序列中的近 50%。

与此同时，查特吉在哈佛大学的合作者们（由哈佛医学院助理教授本杰明·克莱因斯蒂弗领导）设计了一种名为 SpRY 的单独变体。虽然 SpRY 可以与形成 PAM 的四种 DNA 碱基中的任何一种结合，但它对腺嘌呤和鸟嘌呤的亲和力要强得多。

由于这两个系统都有缺点，因此该团队决定将两者的优点结合起来，形成一个名为 SpRyc 的新变体。

Chatterjee 说：“有了这个新工具，我们可以更精确地瞄准基因组中的近 100%。”

SpRYc 在切割目标 DNA 序列方面比同类酶慢，但在编辑 DNA 的特定部分时，它比这两种传统酶更有效。尽管 SpRYc 的用途广泛，但它也比 SpRY 更准确。

在确定了 SpRYc 的编辑功能后，该团队研究了该工具对无法用标准 CRISPR 系统治疗的遗传疾病的潜在治疗用途。他们的第一个测试是雷特综合征，这是一种主要影响年轻女性的渐进性神经系统疾病，由特定基因的八个突变之一引起。第二个测试是亨廷顿氏病，这是一种罕见的遗传性神经系统疾病，会导致大脑神经元退化。该团队发现 SpRYc 能够改变以前无法获得的突变，为这两种疾病提供了潜在的治疗机会。

Chatterjee 表示：“SpRYc 具有很大的潜力，无论是探索如何将其应用于临床，还是寻找使其更加高效的方法。我们期待探索我们工具的全部功能。”

(C) 杜克大学

原文来源： WRAL 技术线