CRISPR先驅Doudna新發現!巨型嗜菌體Cas蛋白體積更小、細胞遞送更有效

2020/07/21
CRISPR先驅Doudna新發現!巨型嗜菌體Cas蛋白體積更小、細胞遞送更有效
近(16)日,CRISPR-Cas基因編輯系統先驅之一Jennifer Doudna研究團隊,在巨型噬菌體中,找到一種據稱為當前最小型的CasΦ ,有望突破將基因編輯系統遞送到目標細胞的阻礙。

CRISPR先驅Doudna新發現!巨型嗜菌體Cas蛋白體積更小、細胞遞送更有效 (圖片改自wikimedia)

2020.07.21 環球生技雜誌 / 記者 吳培安 編譯 

近(16)日,CRISPR-Cas基因編輯系統先驅之一Jennifer Doudna研究團隊,在巨型噬菌體(bacteriophages)中,找到一種據稱為當前最小型的CasΦ (或稱Cas12j),有望突破將基因編輯系統遞送到目標細胞的阻礙,應用在遺傳療法開發或農業改良。這項最新發現刊登在《Science》。

雖然CRISPR-Cas系統最早是做為細菌對抗噬菌體的免疫機制發現,但今年2月時,在Doudna參與的一份《Nature》發表中,揭示CRISPR-Cas不是細菌獨有的機制,某些巨大的噬菌體本身也有CRISPR-Cas系統,能夠鎖定其他與之競爭的噬菌體。

而在新發表的研究中,Doudna的研究團隊發現,在巨型噬菌體中發現的CasΦ,體積約只有其他兩種Cas蛋白(Cas9、Cas12a)的一半。CRISPR-CasΦ可以產生成熟的crispr RNA (crRNA),且可以利用單一活化位,發展導引RNA (guide RNA)的功能、讓Cas蛋白進行剪切。

相較之下,其他三種現今較廣為人知的Cas蛋白,包括Cas9、Cas12a、CasX,需要利用一到兩個活化位進行DNA切割,此外還需要靠另外的活化位、或是額外的因子(factors)才能使crRNA進行程序。

研究團隊認為,CasΦ體積小、加上最小化間隔相鄰基序(protospacer adjacent motif, PAM)需求,對於將載體遞送到細胞內、或是更廣泛的可標記基因序列,都更有優勢,理論上可以做為治療人類遺傳疾病、或是改良農業更好的選項。

此外,CasΦ是取自針對細菌的病毒,所以有機會避開某些人體對細菌Cas9的免疫反應,可能在臨床上更加安全。

有關CRISPR-Cas系統的改良工作,在全世界持續進行,目標是使其變得更有效率、或是更加準確。例如,麻省理工學院過去發現了一種Cas9蛋白,可以擁有更廣的鎖定目標位置。

另一份Doudna作為共同作者的研究,則是創造出一種稱為ProCas9s的新型Cas9變體,利用環形置換(circular permutation)的概念,讓CRISPR只會在目標細胞啟動。

 

參考資料:

https://www.fiercebiotech.com/research/doudna-s-team-identifies-new-hypercompact-crispr-enzyme