xCas9来了！4倍位点、脱靶率更低的CRISPR剪刀

Original Nature自然科研 Nature Portfolio 2021-04-08

原文以Powerful enzyme could make CRISPR gene-editing more versatile为标题

发布在2018年2月28日的《自然》新闻上

原文作者：Heidi Ledford

改造后的Cas9蛋白能够作用于基因组更多位点，且负面作用相对更少。

一种酶经过实验室改造后能够用于基因组更多位点的修饰，同时可以降低出现意外修饰的风险，因而能极大促进CRISPR-Cas9基因编辑技术的应用。

来源：Visual Hunt

这种改造后的酶叫做xCas9。“xCas9的优势将使它成为实验室的常备品。” David Liu说。他是博德研究所的一名化学生物学家，主持了对Cas9的改造工作。“但是还需要进一步实验来全面评估xCas9的潜力。”他补充说道。改造Cas9的相关研究发表在《自然》杂志上。

自从CRISPR–Cas9技术5年前开始使用以来，它已经成为了全球许多生物实验室的重要工具之一。研究人员利用该技术能够更轻松地对基因组更多位点进行修饰，但这项技术仍存在一定局限性。

其中一个局限性是使用时需要一个特定的DNA序列，即PAM序列，结合到需修饰的位点旁边。自然界不同来源的Cas9酶需要不同的PAM序列。实验室最常用的Cas9是从A群链球菌中分离出来的，它对应的PAM序列能够靶向基因组中十六分之一的位点。

这足以实现许多应用：研究人员如果想要使特定基因沉默，他们能够对该基因内的许多位点进行修饰。“但当研究人员想要针对某个特定位点进行修饰时，PAM序列的局限性就显现出来了。”德国斯图加特大学的Albert Jeltsch说。

特别是在研究人员研究特定DNA序列或特定DNA碱基的化学修饰是如何影响基因表达的时候，尤为明显。“解决PAM序列的局限非常重要。”Jeltsch说，“有时候关键片段极小，此时PAM序列是否合适就非常重要。”

打磨“分子剪刀”

为了解决上面提到的问题，Liu和他的同事采取的方法是加速Cas9酶在实验室中的演化，并不断累积Cas9的特定突变——能让Cas9在各种PAM位点旁进行剪切。最终他们得到了xCas9，它可以在大量PAM位点旁剪切DNA，而且可以靶向基因组中四分之一的位点。

实验团队在基因组几十个位点上测试了xCas9，还将它与碱基编辑器相结合，实现DNA单个碱基的交换。出乎Liu意料的是，和实验室使用的其他标准酶相比，xCas9剪切非预期位点的可能性较低。

“同样的方法还能应用于对其它Cas9酶的改造，包括一些可能用于基因治疗的相对较小的Cas9蛋白。”加州大学圣迭戈分校的生物工程师Prashant Mali说，“这些蛋白对PAM序列的选择性要求非常高。”

斯坦福大学合成生物学家Stanley Qi称这项研究是“耀眼的”，并表示他很想在实验室尝试这种新方法。“这种新的Cas9酶让我感到惊讶，它不仅能够识别更多的PAM，而且特异性更高。”他说，“这是令人惊叹的生物学突破。”ⓝ

https://www.nature.com/articles/d41586-018-02540-x

点击“阅读原文”阅读英文原文

热门文章

点击图片阅读：《自然》年度十大人物，总结2017年科学的成就与挫折

点击图片阅读：《自然-生物技术》报道CRISPR专利之争的新八卦

点击图片阅读：送你一段祖传DNA里的小电影好不好？

本文由施普林格·自然上海办公室负责翻译。中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。欢迎转发至朋友圈，如需转载，请邮件Chinapress@nature.com。未经授权的翻译是侵权行为，版权方将保留追究法律责任的权利。