“迷你”CRISPR工具:對非活性蛋白質改良以更好進行基因編輯
據外媒報導,CRISPR基因編輯系統通常跟Cas9蛋白相關,但這並不是唯一的選擇。 斯坦福大學的科學家現在開發了一種名為CasMINI的CRISPR工具,其使用了一種更小的蛋白質,它應該能更容易地進入人類細胞。
CRISPR是一項在活細胞中進行精確基因編輯的強大技術。 該工具使用酶來切斷目標DNA序列–如那些跟疾病有關的序列-並使用更有用的東西替換它們。 在過去十年左右的時間里,這種方法在治療廣泛的遺傳疾病、改良作物和牲畜、控制害蟲或控制微生物方面顯示出了令人難以置信的前景。
最常用的酶是Cas9,但其他酶如Cas12a、Cas12b、Cas3和CasX也顯示出前景。 問題是,它們的效率在某種程度上受到了它們相對較大的尺寸的限制,這使得機器更難擠進細胞並開始工作。 因此,在這項新研究中,斯坦福大學的研究小組著手設計一個微型CRISPR系統。
該團隊的新型CasMINI僅由529個氨基酸組成,比其他Cas酶的一半還小,後者通常含有1000到1500個氨基酸。 即使是之前最小的CasX,仍有近1000個。
當然,如果您的新系統不能正常工作,那麼大小就不重要了。 但當該團隊在實驗室對哺乳動物細胞進行測試時,發現它在刪除、啟動和編輯DNA方面跟其他Cas酶一樣有效並且更容易進入細胞。
但也許關於CasMINI最令人印象深刻的是,它是從一種叫做Cas12f的不起作用的天然蛋白質中改良而來的。 這是製造更小CRISPR酶的一個有趣的起點,因為它只有400到700個氨基酸,但之前的測試顯示在人類細胞中沒有活性。 這是最有可能的,因為它起源於被稱為古生菌的微生物,這種微生物的基因組比人類簡單得多。
因此,斯坦福大學的研究小組檢查了這種酶的結構並檢查了40種不同的突變,據悉,這些突變可以使它在保持小體積的同時更有效。 果然,經過幾年的反覆運算,他們最終得到了一個運行良好的版本。
研究小組表示,這一進展不僅有助於提高CRISPR的有效性還可能導致縮小RNA系統的新方法如用於開發COVID-19 mRNA疫苗的方法。