CRISPR-Cas技術(shù)作為一種新的基因組編輯方法，正受到廣泛的關(guān)注。自去年以來(lái)，引用這一技術(shù)的文章數(shù)量在直線上升。而隨著更多CRISPR-Cas元件的發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)技術(shù)有望變得更加多功能。目前，來(lái)自化膿性鏈球菌、腦膜炎奈瑟菌等細(xì)菌的RNA指導(dǎo)的Cas9都已被開發(fā)成基因組操控的工具。如今，據(jù)德國(guó)亥姆霍茲感染研究中心的研究人員介紹，Cas9工具箱有望進(jìn)一步擴(kuò)大，從而改善這種工具的特異性。他們的研究成果發(fā)表在11月22日的《Nucleic Acids Research》在線版上。
研究人員在8種代表II型CRISPR-Cas的菌株中研究了雙鏈RNA:Cas9的多樣性和互換性。因此，除了介紹更多的CRISPR-Cas元件，研究人員還探索了CRISPR-Cas系統(tǒng)的進(jìn)化，包括協(xié)同進(jìn)化以及系統(tǒng)組件的水平轉(zhuǎn)移。在研究過(guò)程中，他們鑒定了8種Cas9直系同源酶中的雙鏈RNA和PAM（protospacer adjacent motifs）。為了評(píng)估雙鏈RNA:Cas9的多樣性，他們開展了現(xiàn)有基因組中II型CRISPR-Cas系統(tǒng)的生物信息學(xué)分析，并鑒定出多個(gè)細(xì)菌種類中的Cas9同源物。
作者認(rèn)為，這項(xiàng)工作為支持雙鏈RNA（tracrRNA:crRNA）與Cas9蛋白的協(xié)同進(jìn)化提供了*實(shí)驗(yàn)證據(jù)。他們還認(rèn)為，在這項(xiàng)研究中鑒定出的各種雙鏈RNA、Cas9同源物以及相關(guān)的PAM序列有望增強(qiáng)CRISPR-Cas編輯，帶來(lái)多功能性和可能的特異性。文章的通訊作者、亥姆霍茲感染研究中心的Emmanuelle Charpentier博士談道，研究小組在分析和比較了多個(gè)細(xì)菌菌株的Cas9和tracrRNA:crRNA雙鏈RNA后，認(rèn)為他們能夠?qū)?lái)源于不同細(xì)菌的Cas9蛋白分成多個(gè)小組。在同一小組中，CRISPR-Cas系統(tǒng)可以交換，而不同小組之間不能交換。
談到這項(xiàng)研究成果的應(yīng)用，研究人員認(rèn)為，這些酶可以結(jié)合起來(lái)，從而一次實(shí)現(xiàn)目標(biāo)DNA的多個(gè)改變。這有望應(yīng)用于遺傳性疾病的治療，一次糾正患者DNA中的不同突變。此外，這種方法還可以用來(lái)對(duì)付艾滋病毒HIV，它通過(guò)人體免疫細(xì)胞的受體來(lái)感染細(xì)胞。利用CRISPR-Cas，受體基因可被刪除，讓患者對(duì)病毒免疫。盡管這些應(yīng)用并非能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)，但亥姆霍茲感染研究中心仍然對(duì)CRISPR-Cas技術(shù)的潛力表示樂觀。Charpentier博士談道：“我的一些同事已經(jīng)將它與PCR相比較。”