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基因編輯作為一種新的基因工程技術(shù)，本質(zhì)上是人為改變自然選擇。目前廣泛使用& ldquo基因剪刀& rdquo它就是CRISPR-Cas9，在一系列基因治療應(yīng)用中顯示出巨大的應(yīng)用前景。然而，過(guò)大的蛋白質(zhì)分子已經(jīng)成為CRISPR未來(lái)應(yīng)用的最重要瓶頸之一。

最近，加州大學(xué)伯克利分校創(chuàng)新基因組研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的基因編輯工具& mdash& mdashCas & Phi，這是功能最少的CRISPR-Cas系統(tǒng)，由1 & # 12316；70kd Cas & Phi；而且這種蛋白質(zhì)只在巨型噬菌體的基因組中編碼，體積是CRISPR-cas9的一半。這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在7月16日的《科學(xué)》雜志上。

DOI:10.1126/science . abb 1400

Cas & Phi；(Cas12j)是巨型噬菌體分支中編碼的Cas蛋白家族，被巨型噬菌體用來(lái)誘導(dǎo)細(xì)菌抵抗自身而不是自身的病毒。它使用一個(gè)單一的活性位點(diǎn)進(jìn)行CRISPR RNA(crRNA)加工和crRNA指導(dǎo)的DNA切割來(lái)靶向外源核酸。

研究人員應(yīng)首先確定Cas & Phi是否可以作為真正的CRISPR-Cas系統(tǒng)。他們發(fā)現(xiàn)Cas & Phi在其自然環(huán)境中，它是一種功能性噬菌體蛋白和真正的CRISPR-Cas效應(yīng)子，可以切割crRNA的互補(bǔ)DNA。此外，這種單一的核糖核酸系統(tǒng)比其他活躍的CRISPR-Cas系統(tǒng)更緊湊。

接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)需要了解Cas & Phi對(duì)體外DNA識(shí)別和裂解的要求。結(jié)果表明，Cas & Phi它的切割活性只有在識(shí)別順式DNA時(shí)才能觀察到，只需要最低的PAM條件，可能有利于更大范圍的核酸檢測(cè)。

最后，為了研究Cas & Phi是否可以用于人類基因組編輯，研究人員使用了在HEK293細(xì)胞中與crRNA共表達(dá)的Cas&Phi。確定了基因破壞。他們發(fā)現(xiàn)Cas & Phi-2和Cas & Phi-3誘導(dǎo)了EGFP基因的定向破壞。其中，Cas&Phi具有單一的指導(dǎo)RNA-2最多可以編輯33%的細(xì)胞，這相當(dāng)于之前報(bào)道的CRISPR-Cas9、CRISPR-Cas12a和CRISPR-CasX的水平。

巨噬細(xì)胞編碼的Cas & Phi宿主過(guò)度感染情況下的功能示意圖。

其實(shí)這不是Cas & Phi第一次。它最初是由這項(xiàng)研究的另一位主要作者& mdash& mdashIGI大學(xué)的博士生巴塞姆·沙伊布發(fā)現(xiàn)了這項(xiàng)研究，并于今年2月12日發(fā)表在《自然》雜志上。當(dāng)時(shí)，阿爾·沙伊布正在加州大學(xué)伯克利分校地球和行星科學(xué)教授吉利安·班菲爾德的實(shí)驗(yàn)室工作。他們認(rèn)為這類產(chǎn)品含有Cas & Phi巨型噬菌體是現(xiàn)有巨型噬菌體的成員之一，存在于各種環(huán)境中。

這一最新發(fā)現(xiàn)揭示了Cas & Phi巨大的基因編輯潛力，從而為細(xì)胞傳遞和擴(kuò)大& ldquo工具箱& rdquo。更重要的是，Cas & Phi將蛋白質(zhì)巨大噬菌體推向人類健康發(fā)現(xiàn)和生物技術(shù)應(yīng)用的前沿。而是為了優(yōu)化Cas & Phi研究人員在基因編輯和探索設(shè)計(jì)靶向特定基因的指導(dǎo)RNA的最佳方法方面還有很長(zhǎng)的路要走。

參考文獻(xiàn):

[1]來(lái)自巨大噬菌體的CRISPR-CasF是一個(gè)超復(fù)雜基因組編輯器。