CRISPR技术又上一层楼！现在可以编辑DNA单个碱基了

Image by Bang Wong with source material from Feng Zhang, courtesy of the Broad Institute

图中的Cas9系统在实验室中非常受欢迎，但是它在修正点突变上并不是非常有效。

本周发表在《自然》的一篇论文Programmable editing of a target base in genomic DNA without double-stranded DNA cleavage报告了用于定位和修改DNA单个碱基，并且不在基因组中引入随机插入和缺失基因组的改进方法。这种新的“碱基编辑”方法使用一种修饰过的CRISPR/Cas9蛋白质，使它和另外两种蛋白一同工作，比现有改正单碱基变异的方法更高效，它已经被用于培养细胞，成功逆转了和疾病有关的单个碱基变异，包括晚发性阿尔茨海默氏症和乳腺癌。

大多数遗传疾病源于单核苷酸的突变（点突变）。目前广泛用于基因编辑的CRISPR/Cas9方法涉及切割DNA的两条链，在目标DNA序列上形成双链断裂。然而，当用于校正单个核苷酸时，标准的CRISPER/Cas9方法通常是低效的，并且在目标位置频繁随机引入插入/缺失（统称为indels)，这主要是细胞对DNA双链断裂的反应结果。

为了提高修正点突变的效率同时减少插入／缺失的频率，哈佛大学David Liu 和他的同事修改了Cas9蛋白，让它不再切割DNA双链，但仍能结合到目标DNA序列。通过在Cas9上安装碱基修饰酶（APOBEC1），研究者们能直接将胞嘧啶（C）转换成尿嘧啶（U），尿嘧啶与胸腺嘧啶（T）的碱基配对方法一致。为了让编辑过的碱基对永久存在于细胞中，作者们使用第三种蛋白操纵正常细胞修复DNA的过程，使得目标C:G 碱基对转变成T:A碱基对。研究者显示，他们的碱基编辑系统能高效地矫正各种在小鼠和人类细胞系中存在的和人类疾病相关的点变异，并且引入插入/缺失量都极低。

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另外两个同期发表在《自然》上的研究提供了关于Cpf1酶机制和结构的新信息，Cpf1酶能在 CRISPR介导的基因编辑中作为Cas9的替代品。

德国马克斯普朗克感染生物学研究所的Emmanuelle Charpentier 和她的团队证明Cpf1和Cas9不同，它在定向基因编辑中能执行RNA加工和DNA切割两个活动，这可能打开了对特定序列基因组编辑和沉默的新路子。论文标题：The CRISPR-associated DNA-cleaving enzyme Cpf1 also processes precursor CRISPR RNA

在另外一篇论文The crystal structure of Cpf1 in complex with CRISPR RNA中，哈尔滨工业大学黄志伟和他的团队报告了附着在RNA上的Cpf1蛋白的晶体结构，并描述了附着时Cpf1的形状是如何变化的。

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