中科院动物所李伟组开发改造出更安全有效的基因编辑工具

来源：BioWorld

CRISPR-Cas系统通过使用Cas效应蛋白和CRISPR RNA（crRNA）的组合在古细菌和细菌中提供适应性免疫。目前Cas9系统和Cas12a系统已被用于基因组编辑，并为生物医学研究带来巨大希望。CRISPR-Cas12b系统已是与Cas9和Cas12a不同的由双RNA引导的DNA核酸内切酶系统。

然而，先前鉴定的Cas12b核酸酶（AacCas12b）在40℃至55℃的温度范围内保持最佳的体外切割活性，这不适合于哺乳动物基因组编辑。

2018年11月27日，中科院动物研究所李伟研究组在Cell Discovery杂志发表题为：Repurposing CRISPR-Cas12b for mammalian genome engineering 的研究论文（Article），该研究发现来自酸性脂环酸芽孢杆菌（AaCas12b）的Cas12b可以在嵌合sgRNA引导下，在31 °C–59 °C温度范围内对哺乳动物基因组进行编辑，且具有更低的脱靶性，更适用于临床基因治疗。

Cas12b具有比最广泛使用的SpCas9和Cas12a更小的尺寸（AacCas12b：1,129个氨基酸，SpCas9：1,369个氨基酸，AsCas12a：1,353个氨基酸，LbCas12a：1,274个氨基酸）更小的尺寸，使其更适用于腺相关病毒AAV介导的体内递送用于基因治疗。

与小型Cas9相比，例如SaCas9和CjCas9，Cas12b识别更简单的PAM序列，可以显著增加基因组的靶向范围。

最重要的是，Cas12b具有最小的脱靶效应，因此可以作为治疗和临床应用的更安全的选择。因此开发出适用于哺乳动物基因组的Cas12b具有非常大的应用前景。

在这项研究种，李伟研究组报告了来自酸性脂环酸芽孢杆菌（AaCas12b）的Cas12b，其使用嵌合sgRNA在哺乳动物细胞和小鼠中实现稳定的基因组编辑。同时，AaCas12b具有体积相对较小，人血浆稳定性增加，特异性高等特点，适用于治疗性基因组编辑。

证明了CRISPRCas12b型系统可以实现对哺乳动物基因组稳定编辑。与Cas9相似，Cas12b是双RNA引导的内切核酸酶，与单RNA引导的Cas12a相反。我们发现crRNA / tracrRNA双链体可以被工程化为更短的嵌合RNA，其效果与双RNA双链体一样有效。

CRISPR-Cas12b的另一个潜在有希望的特征是AaCas12b在很宽的温度范围和pH值范围内具有核酸酶活性，这将增强CRISPR-Cas12b技术在嗜热和嗜酸条件下的效用。

重要的是，发现AaCas12b RNPs可以有效地在小鼠胚胎中引入靶向的indel突变，这可以通过种系成功传递到下一代。结果还表明，与SpCas9和AsCas12a相比，AaCas12b在细胞系中具有最小的脱靶效应。通过靶向深度测序和WGS分析，在细胞系和小鼠中均未发现脱靶效应。

更长的寿命、更好的稳定性，以及更低脱靶性，表明AaCas12b可能更适合用于基因治疗应用（但需要更详细的调查）。

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