杜克大学报道，基因编辑的进步扩大了CRISPR技术的应用范围

　　

　　

　　杜克大学的一个工程师团队已经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的12.5%，但新方法扩大了对几乎所有基因的访问，从而通过基因组工程潜在地针对和治疗更广泛的疾病。

　　这项研究的合作者来自哈佛大学、麻省理工学院、麻省大学医学院、苏黎世大学和麦克马斯特大学。

　　这项研究发表在10月4日的《自然通讯》杂志上。

　　生物医学工程助理教授Pranam Chatterjee说:“CRISPR是编辑特定DNA的伟大工具，但我们仍然受到可以编辑哪些基因的限制。”“最初的CRISPR工具只能根据特定间隔器的位置编辑大约12.5%的DNA序列。如果你恰好在另外87.5%的基因中发生了突变，那你就倒霉了。

　　CRISPR-Cas是一种细菌免疫系统，它允许细菌使用RNA分子和crispr相关(Cas)蛋白来靶向并破坏入侵病毒的DNA。自发现以来，研究人员一直在竞相开发一系列新的CRISPR系统，用于基因治疗和基因组工程。

　　为了对基因组进行编辑，Cas蛋白利用RNA分子和原间隔器相邻基序(PAM)，前者引导酶到达目标DNA片段，后者是紧跟目标DNA序列的短DNA序列，是Cas蛋白结合所必需的。

　　一旦向导RNA找到了互补的DNA序列，Cas酶就会与相邻的PAM结合，这种酶就会像剪刀一样在DNA上剪下一个切口，从而触发对基因组的预期变化。最常见的CRISPR-Cas系统是来自化脓性链球菌的Cas9 (SpCas9)，它需要一个连续两个鸟嘌呤碱基(GG)的PAM序列。

　　Pranam Chatterjee(杜克大学照片)

　　在之前的工作中，Chatterjee和他的团队使用生物信息学工具发现和设计了新的Cas9蛋白，包括sc++，它只需要一个单一的鸟嘌呤基PAM来切割。这一变化使研究人员能够编辑近50%的DNA序列。

　　与此同时，查特吉在哈佛大学的合作者，在哈佛医学院助理教授本杰明·克莱因斯弗(Benjamin kleinver)的带领下，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，该小组决定将两者的优点结合在一起，形成一个名为SpRyc的新变体。

　　查特吉说:“有了这个新工具，我们可以更精确地瞄准几乎100%的基因组。”

　　虽然SpRYc在切割目标DNA序列方面比同类慢，但在编辑DNA的特定部分方面，它比两种传统酶都更有效。尽管SpRYc的范围很广，但它也比SpRY更准确。

　　在确定了SpRYc的编辑能力之后，研究小组研究了该工具对标准CRISPR系统无法治疗的遗传疾病的潜在治疗用途。他们的第一个测试是Rett综合征，这是一种主要影响年轻女性的进行性神经系统疾病，由一种特定基因的八种突变之一引起。第二种是亨廷顿氏病，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。研究小组发现，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。

　　查特吉说:“SpRYc有很大的潜力，无论是探索如何将其转化为临床，还是寻找使其更有效的方法。”“我们期待着探索我们工具的全部功能。”