科学家们克服了关键的CRISPR-Cas9基因组编辑障碍

麻省理工学院和哈佛大学博士研究所和麻省理工学院麦戈文脑研究所的研究人员对革命性的CRISPR-Cas9基因组编辑系统进行了改造，大大减少了“脱靶”编辑错误。精制技术解决了使用基因组编辑的主要技术问题之一。

CRISPR-Cas9系统通过在细胞DNA中进行精确靶向修饰来发挥作用。蛋白质Cas9在由短RNA指定的位置处改变DNA，所述短RNA的序列与靶位点的序列匹配。虽然已知Cas9在切割其目标位点方面非常有效，但该系统的主要缺点是，一旦进入细胞内，它就可以结合并切割非靶向的其他位点。这有可能产生不希望的编辑，这些编辑可以改变基因表达或完全敲除基因，这可能导致癌症或其他问题的发展。在今天发表在“ 科学”杂志上的一篇论文中，冯章和他的同事报告说，改变了大约1,400 个氨基酸中的三个 在所检查的特定病例中，构成来自化脓性链球菌的Cas9酶显着地将“脱靶编辑”降低至不可检测的水平。

Zhang和他的同事使用了Cas9蛋白结构的知识来减少脱靶切割。带负电荷的DNA与带正电荷的Cas9蛋白中的凹槽结合。知道结构，科学家们能够预测用中性氨基酸取代一些带正电荷的氨基酸会比“靶标”序列更多地减少“脱靶”序列的结合。

在对各种可能的变化进行试验后，Zhang的团队发现三种氨基酸的突变大大减少了“脱靶”的变化。对于测试的指导RNA，“脱靶”切割是如此之低以至于检测不到。

该工程师称之为“增强型”化脓性链球菌Cas9或eSpCas9的新工程酶将用于需要高水平特异性的基因组编辑应用。张实验室立即为世界各地的研究人员提供eSpCas9酶。研究小组认为，相同的电荷改变方法将与其他最近描述的RNA指导的DNA靶向酶一起使用，包括Cpf1，C2C1和C2C3，张和他的合作者今年早些时候报道了这些酶。

早在华盛顿特区基因编辑国际峰会上发言时，张说，快速有效的基因组编辑前景引发了许多道德和社会问题。“许多安全问题都与脱靶效应有关，”他说。“我们希望eSpCas9的开发将有助于解决其中一些问题，但我们当然不认为这是一个神奇的问题。该领域正在快速发展，在我们考虑申请之前还有很多东西要学习这项技术用于临床。“