研究发现更多CRISPR-Cas工具

　　目前，来自化脓性链球菌、脑膜炎奈瑟菌等细菌的RNA指导的Cas9都已被开发成基因组操控的工具。如今，据德国亥姆霍兹感染研究中心的研究人员介绍，Cas9工具箱有望进一步扩大，从而改善这种工具的特异性。他们的研究成果发表在11月22日的《Nucleic Acids Research》在线版上。

　　

生物通报道 CRISPR-Cas技术作为一种新的基因组编辑方法，正受到广泛的关注。自去年以来，引用这一技术的文章数量在直线上升。而随着更多CRISPR-Cas元件的发现，这项技术有望变得更加多功能。

目前，来自化脓性链球菌、脑膜炎奈瑟菌等细菌的RNA指导的Cas9都已被开发成基因组操控的工具。如今，据德国亥姆霍兹感染研究中心的研究人员介绍，Cas9工具箱有望进一步扩大，从而改善这种工具的特异性。他们的研究成果发表在11月22日的《Nucleic Acids Research》在线版上。

研究人员在8种代表II型CRISPR-Cas的菌株中研究了双链RNA:Cas9的多样性和互换性。因此，除了介绍更多的CRISPR-Cas元件，研究人员还探索了CRISPR-Cas系统的进化，包括协同进化以及系统组件的水平转移。

在研究过程中，他们鉴定了8种Cas9直系同源酶中的双链RNA和PAM（protospacer adjacent motifs）。为了评估双链RNA:Cas9的多样性，他们开展了现有基因组中II型CRISPR-Cas系统的生物信息学分析，并鉴定出多个细菌种类中的Cas9同源物。

作者认为，这项工作为支持双链RNA（tracrRNA:crRNA）与Cas9蛋白的协同进化提供了首个实验证据。他们还认为，在这项研究中鉴定出的各种双链RNA、Cas9同源物以及相关的PAM序列有望增强CRISPR-Cas编辑，带来多功能性和可能的特异性。

文章的通讯作者、亥姆霍兹感染研究中心的Emmanuelle Charpentier博士谈道，研究小组在分析和比较了多个细菌菌株的Cas9和tracrRNA:crRNA双链RNA后，认为他们能够将来源于不同细菌的Cas9蛋白分成多个小组。在同一小组中，CRISPR-Cas系统可以交换，而不同小组之间不能交换。

谈到这项研究成果的应用，研究人员认为，这些酶可以结合起来，从而一次实现目标DNA的多个改变。这有望应用于遗传性疾病的治疗，一次纠正患者DNA中的不同突变。此外，这种方法还可以用来对付艾滋病毒HIV，它通过人体免疫细胞的受体来感染细胞。利用CRISPR-Cas，受体基因可被删除，让患者对病毒免疫。

尽管这些应用并非能在短期内实现，但亥姆霍兹感染研究中心仍然对CRISPR-Cas技术的潜力表示乐观。Charpentier博士谈道：“我的一些同事已经将它与PCR相比较。”（生物通 薄荷）

原文检索

Phylogeny of Cas9 determines functional exchangeability of dual-RNA and Cas9 among orthologous type II CRISPR-Cas systems

Nucl. Acids Res. (2013) doi: 10.1093/nar/gkt1074
First published online: November 22, 2013