完善CRISPR，基因編輯系統(tǒng)有了通用的“剎車裝置”

 期刊《細胞》雜志近日刊登了CRISPR-Cas9基因編輯工具的共同發(fā)現(xiàn)者詹妮弗·唐德納團隊的新成果：他們通過X衍射結(jié)晶法發(fā)現(xiàn)，兩種抑制Cas9活性的蛋白質(zhì)ACRⅡC1和ACRⅡC3具有完全不同的作用機理，且ACRⅡC1具有廣譜抑制性，即能在不同基因編輯系統(tǒng)中扮演“剎車裝置”的作用，讓基因編輯過程在適當?shù)臅r候終止，減少脫靶效應(yīng)。

CRISPR-Cas9系統(tǒng)雖簡單高效，但存在一大安全隱患：該系統(tǒng)無法在錯誤基因得到修復后停止剪切功能，而是可能繼續(xù)修改正?；?，導致脫靶效應(yīng)?？茖W家們一直期望從細菌天然系統(tǒng)中找到能及時關(guān)閉基因編輯過程的“安全閘門”。
此前已經(jīng)有至少7種Cas9抑制蛋白（ACR蛋白）被發(fā)現(xiàn)，具有讓細胞停止剪切和編輯的功能。這次，唐德納團隊選擇了兩種被證實能在人體細胞中抑制Cas9的蛋白進行了比較研究，發(fā)現(xiàn)它們具有完全不同的作用方式。ACRⅡC1能與Cas9中結(jié)合DNA的兩個重要氨基酸緊密結(jié)合，讓Cas9失去剪切DNA的功能；而ACRⅡC3通過讓2個Cas9分子形成二聚體改變其結(jié)構(gòu)，讓Cas9無法再與DNA結(jié)合?；趦煞N不同的機理，ACRⅡC1能抑制多種不同的Cas9蛋白，具有廣譜性，而ACRⅡC3只能抑制一種名叫NmeCas9的蛋白。
哈爾濱工業(yè)大學生命科學與技術(shù)學院教授黃志偉今年4月曾在《自然》雜志發(fā)表過一篇重磅論文，對另一種Cas9抑制蛋白ACRⅡC4的作用機制進行了研究，證實其能有效抑制SpyCas9的基因編輯活性。黃教授接受科技日報記者采訪時表示，他們的研究成果早于唐德納團隊的報道，目前沒有任何證據(jù)顯示ACRⅡC1和ACRⅡC3比ACRⅡC4具有更好的抑制效果，但通過對比性研究，可以找到有效的抑制蛋白，將其加入基因編輯系統(tǒng)，讓Cas9在完成基因編輯任務(wù)后準時“關(guān)閉”功能，避免脫靶效應(yīng)。