不斷擴大的CRISPR工具箱：不僅僅是Cas9

　　CRISPR這個風靡生物界的基因編輯工具，正在變得越來越強大。據美國《洛杉磯時報》報道，研究人員開始搜尋地球上的每一個角落，以尋找Cas9以外的CRISPR酶。

　　眾所周知，CRISPR由兩個基本部分組成。一個是RNA片段，它定位在研究人員希望改變的DNA序列上；另一個是蛋白質（如Cas9酶），它附著在DNA的目標區域，并對其進行切割和拼接。

　　一直以來，Cas9都是基因編輯中的主力軍，因為它能夠帶來平整的末端。不過近幾年，研究人員也開始尋找Cas9以外的酶，以期釋放CRISPR的新潛能。

　　基因編輯領域的領軍人物、Broad研究所的張鋒博士認為：“Cas9是一種強大的工具，但其存在限制。每種蛋白質都有其長處和短處，將它們放在一起為我們帶來了一套更多功能的工具。”

　　CRISPR-Cas12a是繼CRISPR-Cas9后第一個用于實驗室中基因編輯的系統。最近人們又對Cas12a的堂哥Cas12b進行了研究，發現這種變異體也能夠編輯人類基因組，為研究人員提供了另一種對付遺傳病的工具。

　　其他CRISPR酶，包括Cas13、Cas14和CasY，也同樣表現出潛力。上周，加州大學伯克利分校的研究人員在《Nature》雜志上介紹了另一位新星CasX。基因編輯領域的另一位領軍人物Jennifer Doudna正是這篇論文的通訊作者之一。

　　據張鋒介紹，CRISPR系統之間的差異有點像水果。如果Cas9酶是蘋果，那么Cas12酶可以看成李子。兩者都很美味，但完全不同。與水果一樣，這些不同的系統也有變種。Cas12酶就存在不同變異體，像紅李子和青李子一樣。

　　這些差異在幾個方面發揮作用。例如，CRISPR-Cas9在同一個位置切割DNA的兩條鏈，而CRISPR-Cas12a和CRISPR-CasX則形成所謂的交錯切割，因此DNA兩條鏈的不同位置被切斷。

　　范德堡大學的遺傳學家Thomas Clements表示，有證據表明交錯切割使得細胞更容易接受新的DNA片段。因此，如果目標是將DNA添加到細胞中，那么Cas12a（或許還包括CasX）興許是比Cas9更好的選擇。

　　此外，不同Cas酶的大小也不同。與Cas9相比，CasX和Cas12a比較小。據NIH研究人員Eugene Koonin介紹，這是一個重要的標準，因為較小的分子更容易進入細胞。“從某種意義上說，現在有一種競賽是設計出最小的基因組編輯器，這樣人們就可以將它與其他東西結合起來，”他說。

　　于是，研究人員開始搜索地球上的每一個角落。CasX和CasY是從棲息在地下水層的細菌中找到的，而最早的Cas12b是從美國宇航局維京號航天器的潔凈室中發現的。

　　如今，科學家們還在采集那些棲息在湖泊、河流和海洋環境中的生物，以及地表之下數百英尺深的生物，以發現更多可能含有基因編輯器的細菌。“我們擁有的選擇越多，治療各種疾病的可能性就越大，”張鋒談道。