CRISPR Toolbox获得增强的Cas12a用于基因组编辑

CRISPR工具箱不断发展，特别是在可用于基因编辑的Cas酶的扩增中。新Cas酶的发现和先前已知的Cas酶的增强都增加了可用核酸酶的所有组成部分。本周，来自马萨诸塞州综合医院(MGH)的一组研究人员发表了一种增强的CRISPR-Cas12a酶变体，该酶增加了活性并改善了基因和表观遗传编辑的靶向范围。

该论文“ Engineered CRISPR-Cas12a变体具有增加的活性和改进的基因，表观遗传和碱基编辑的靶向范围 ”发表在Nature Biotechnology上。

Cas12a(以前称为Cpf1)核酸酶在多种基因编辑应用中显示出前景，但是，对于更长的原型间隔相邻基序(PAM) - 特别是形式为5'-TTTV(其中V是A，C，或G.)这种特殊的限定条件相对于常用的化脓性链球菌 Cas9(SpCas9)约为6倍。

来自Keith Joung，MD，PhD实验室的小组使用结构引导蛋白质工程来创建Acidaminococcus sp的变体。Cas12a具有扩展的PAM识别配置文件。研究小组创建了“10个带有单个氨基酸取代的变体，带有正电荷的精氨酸残基，可能会改变或形成新的PAM近端DNA接触。”根据他们的研究结果，该团队选择一个具有最大扩展PAM靶向范围的三重突变体，被称为增强型AsCas12a(enAsCas12a。)。与野生型相比，该变体显示出显着扩大的靶向范围，能够靶向许多以前难以接近的PAM，并且在具有规范TTTV PAM的位点上平均高出两倍的基因组编辑活性。

“这些综合增强功能使enAsCas12a成为迄今为止最活跃和可靶向的Cas12a酶，”第一作者Ben Kleinstiver博士指出，他是Joung实验室的前博士，目前在MGH的基因组医学中心拥有自己的研究小组。

Kleinstiver告诉 GEN ，“enAsCas12a通过与野生型Cas12a相比改善靶向范围~7-8倍，并通过将靶活性提高约2-3倍来解决Cas12a的一些局限性; 这些改进共同使Cas12a平台在这些属性上与SpCas9更具可比性。“

“我们还发现与enAsCas12a相关的改善转化为原代人类T细胞，我们展示了更有效的编辑(与野生型AsCas12a相比再次改善2-3倍)和enAsCas12a有效靶向以前无法接近的位点的能力对于Cas12a酶，“Kleinstiver说。

本报告紧接着其他两份报道新Cas酶的出版物。1月下旬，MIT的神经科学教授，共同发现者Feng Zhang博士的一份报告报道了一种新设计的Cas12b酶，其功能增强。由于Cas12b的温度限制是酶在生理相关条件下的实用性的重大障碍，因此增强是一项重要的进步。同样，加州大学伯克利分校Jennifer Doudna博士的实验室最近揭示了一个先前未被描述的，基本上不同的基因组编辑平台CasX的潜在机制。。所有三种酶家族(Cas12a，Cas12b和CasX(Cas12e)都具有略微不同的特性。为此，Kleinstiver指出“它们”很可能各有其优势。“

在特定情况下，一个Cas不仅可能比另一个更适用，而且，工具箱中的更多工具对于同时执行多个基因组编辑任务的研究人员特别有用。例如，对于那些想要与表观基因组和基因调控修饰同时编辑DNA的人来说，越多越好。