2020年7月CRISPR/Cas最新研究进展

7.

doi:10.1126/science.abb1400

近日，一篇刊登在国际杂志Science上题为“CRISPR-CasΦ from huge phages is a hypercompact genome editor”的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究发现，巨大噬菌体（megaphages）或许拥有进行理想基因编辑的mini-Cas蛋白。

CRISPR-Cas9和其相关的基因编辑工具的核心DNA切割蛋白最初来自于细菌，但最新发现的多种Cas蛋白显然是在感染细菌的病毒中进化而来的；新的Cas蛋白是在已知最大的感染细菌的病毒（噬菌体）中发现的，同时其也是迄今为止发现的最紧凑的工作Cas突变体，其只有Cas9蛋白尺寸的一半左右。更小、更为紧凑的Cas蛋白往往更容易被运送到细胞中进行基因编辑，因为其能被装入较小的运输载体中，目前最流行的一种运输载体就是腺相关病毒（AAV），超级紧凑的Cas蛋白也能在AAV内部为其它额外的“货物”留出空间，作为目前已知的最小的Cas蛋白，研究者新发现的CasΦ（Cas-phi）在被运输到细胞中来操纵作物基因或治疗人类疾病时，其要比当前的基因编辑工具更加具有优势。

图片来源：Basem Al-Shayeb and Patrick Pausch, UC Berkeley。 研究者Patrick Pausch说道，腺病毒是运输基因载体完美的特洛伊木马，其能非常容易地对病毒进行编程并使其到达身体几乎任何部位，但你智能将一个很小的Cas9装入这样的病毒中来对其进行运输，如果有另外一种相比Cas9而言更为紧凑的CRISPR-Cas系统，那么就有足够的空间来容纳其它额外的元件，不同的蛋白质就会融合到Cas蛋白、DNA修复模板或其它能调节Cas蛋白并控制基因编辑结果的因子中。很显然，这些巨大噬菌体能利用CasΦ蛋白来诱骗细菌去抵御病毒，而不是自己。

8.

doi:10.1371/journal.pbio.3000747

CRISPR系统是一种能够靶向编辑基因组的强大工具，其具有明显的治疗潜力，然而其经常也会不恰当地编辑一些“脱靶”（off-target）位点，近日，一项刊登在国际杂志PLoS Biology上的研究报告中，来自温州医科大学等机构的科学家们通过研究表示，突变CRISPR基因编辑系统核心的酶类或许就能改善其编辑的精准度，相关研究结果或能为基因编辑提供一种相比使用未修饰酶类系统更安全的治疗性策略。

为了深入研究来自金黄色葡萄球菌的Cas9是否能被修饰以高保真性来切割预期的靶点，研究人员开发了一系列新型的Cas9突变体，同时在维持预期位点较高活性的同时检测其区分不完美配对的能力，他们发现了一种突变体，其都能区分并拒绝gRNA和DNA之间的单碱基对错误匹配，无论靶点如何，这都能使保真度相比原始酶类提高了93倍；研究者表示，这种突变影响了部分的识别结构域，即酶类的特殊区域，该区域能协调酶类和gRNA-DNA复合体之间的接触，这种突变可能会削弱这些接触，从而就能确保只有来自完美序列匹配的最强配对才能够触发酶类活性。

9.

doi:10.1038/s41586-020-2477-4

在一项近日发表在Nature上的突破性研究（A bacterial cytidine deaminase toxin enables CRISPR-free mitochondrial base editing）中，研究人员将利剑打成犁，将一种细菌毒素转化为一种基因组编辑工具，这是第一次可以对细胞的"发电厂"线粒体中的DNA进行精确的改变。该工具在人体细胞的实验室实验中发挥了作用，它可能开启一扇新的研究之门--以及未来数十种难以治疗的由线粒体DNA (mtDNA)突变引起的疾病的新疗法。这些罕见的疾病，包括Leber遗传性视神经病变和致命的婴儿心肌病，总发病率约为1 / 4000。到目前为止，对这些疾病的研究一直受到阻碍，部分原因是没有办法在小鼠品系中复制这种突变。

这项新研究中开发的这一新工具结合了CRISPR的特点和一种叫做转录激活子样效应子(TALEs)的老技术，三个团队合力创建了这个新工具。"让这个项目如此有趣并最终成功的原因是三个实验室有机地聚在一起，而正是科学让我们聚在一起。"Broad研究所研究员、该研究通讯作者David Liu说道。

10.

doi:10.1038/s41592-020-0866-0

尽管目前科学家们还并未完全理解RNA分子的多样性，但他们认为，与这些RNA分子结合的RNA结合蛋白或与多种机体疾病的发生直接相关，近日，一项刊登在国际杂志Nature Methods上题为“CRISPR-assisted detection of RNA–protein interactions in living cells”的研究报告中，来自香港城市大学等机构的科学家们开发了一种名为CARPID的新型检测方法，其能识别活细胞中特殊RNAs的结合蛋白，这种新方法或能应用到多重类型的细胞研究领域，比如从识别癌症生物标志物到检测治疗多种病毒性疾病的潜在药物靶点等。