PNAS：構建出提高CRISPRCas9基因編輯精確度的新變體

　　在一項新的研究中，來自中國香港城市大學的研究人員開發出基因編輯技術CRISPR-Cas9的一種新變體，它有潛力在人類基因治療期間提高基因編輯的精確度。相比于野生型CRISPR-Cas9，這種新變體降低了DNA中出現的意外變化，這表明它可能在需要高精確度的基因療法中發揮作用。相關研究結果近期發表在PNAS期刊上，論文標題為“Rationally engineered Staphylococcus aureus Cas9 nucleases with high genome-wide specificity”。

　　CRISPR-Cas9是一種在細菌中首次發現的酶，可以經編程后在精確的基因組位點上切割和修復DNA，因而被稱為“分子剪刀”。它可用于校正存在缺陷的DNA鏈，而且目前正在臨床試驗中測試它抗擊癌癥、血液疾病和遺傳性失明的效果。這種技術被認為具有治療數千種人類遺傳疾病的潛力。

　　但是，在目前的CRISPR-Cas9形式中，它面臨著一些挑戰。作為其中的一個版本，來自釀膿鏈球菌（Streptococcus pyogenes）的Cas9核酸酶（SpCas9），具有較高的靶標精確度，但對于將CRISPR-Cas9基因編輯系統遞送至細胞所需的病毒載體而言，它太大了。作為另一個版本，來自金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的Cas9核酸酶（SaCas9），它的體積小得多，因而它可以輕松被裝入到遞送這種基因編輯系統的腺相關病毒（AAV）載體中，但是，它缺乏與SpCas9同樣高的精確度。不精確的基因編輯可能最終會在意想不到的位置編輯DNA，從而潛在地造成嚴重后果。

　　在這項新的研究中，這些研究人員鑒定出一種命名為SaCas9-HF的基因改造變體，它在實驗室環境中可顯著提高人細胞中24個基因組位點的基因靶向準確性。對于高度相似的基因序列，SaCas9-HF將脫靶活性降低了大約90％，然而當使用野生型SaCas9時，這往往導致意料之外的編輯。對于通常具有較少編輯失誤的基因序列，SaCas9-HF具有幾乎無法檢測到的脫靶活性。

　　香港城市大學的Zongli Zheng博士說，“我們的發現為野生型Cas9工具提供了一種替代方案---在需要高度精確的基因組編輯時使用這種Cas9變體。這種新的核酸酶對在未來使用AAV在體內遞送基因組編輯組分進行的基因療法特別有用。”

　　還需針對更多的基因組位點和細胞類型開展研究以便確定SaCas9-HF在不同的細胞類型中具有同樣高的基因編輯精確度。當然，這些研究人員對它在許多其他細胞類型中的應用持樂觀態度。

　　根據這些研究人員的說法，就Cas9在感興趣的基因組位點進行編輯的效果而言，與野生型Cas9相比，SaCas9-HF的平均在靶編輯效率為80％。在某些病例下，10%的CRISPR-Cas9基因編輯效率就足以修復受損的基因序列并恢復它的功能。