CRISPR/Cas12a有话说:让基因编辑具有更多可能性

来自美国麻省理工学院的博士后研究员Naama Kanarek及其团队在利用CRISPR/Cas9基因编辑技术筛选甲氨蝶呤敏感性的因素研究中，惊奇的发现癌细胞对甲氨蝶呤敏感性，其中有一个重要的“参与者”——组氨酸降解，基于这一现象的发现，Naama Kanarek研究员及其团队指出利用CRISPR技术改善化疗药物甲氨蝶呤的抗癌药效。

作为一个革命性的基因编辑新工具，自CRISPR技术问世以来，就被广泛应用于各个生物领域的研究中，科学家们亲切的称它为“魔剪”，也正是因为有了这把“魔剪”，科学家们可以随心所欲的操纵基因。

早前，来自美国麻省理工学院的博士后研究员Naama Kanarek及其团队在利用CRISPR/Cas9基因编辑技术筛选甲氨蝶呤敏感性的因素研究中，惊奇的发现癌细胞对甲氨蝶呤敏感性，其中有一个重要的“参与者”——组氨酸降解，基于这一现象的发现，Naama Kanarek研究员及其团队指出利用CRISPR技术改善化疗药物甲氨蝶呤的抗癌药效。

当然，这样的研究，无疑是令人兴奋与激动的。由于Cas9的两个核酸酶域分别在DNA的特定位置剪出一个缺口，致使双链断裂，尽然细胞会尝试修复该断裂，但修复过程容易出错，并且常常会引入意外突变，破坏基因的正常功能，至此，造成该基因失去功能，达到编辑基因的效果。但是，作为基因的手术刀，CRISPR基因编辑技术也不是万能的，由于体内环境相当复杂，在编辑基因的过程中也会出现脱靶的现象。为了使CRISPR基因编辑技术具有更多可能性，科学家们也在不断的尝试改进，就在几天前，来自德克萨斯大学的 Isabel Strohkendl教授及他的团队首次确定相较于Cas9蛋白来说，Cas12a蛋白更具准确度，同时也更安。

CRISPR/Cas12a匹配DNA示意图

CRISPR/Cas系统和其他的一些RNA定向酶有一个共同的特征那就是：结合RNA都包含一个“种子”区域，所谓的“种子”区域就是基于PAM序列近端的核苷酸序列，这些序列是高度敏感的，因此，对于基因编辑来说，目的基因的靶点识别度及亲和力至关重要。

CRISPR/Cas9工作时，Cas9蛋白识别PAM序列（RNA编写的遗传密码），通过gRNA解开部分双螺旋，在这个过程中，Cas9蛋白一旦找到匹配较好的序列时，便会紧密贴合在该段DNA上，而在这个过程中，也许会出现一些错配的现象，但这种结合是不可逆的，当它寻找到自己的“真命天子”，你就别想让它再离开。而在这一方面Cas12a就显得机智许多，它在寻找“真命天子”时，会对沿途的DNA序列进行单碱基的识别，如若发现有匹配不好的碱基，便会离开重新寻找，在寻找到PAM序列时，Cas12a蛋白会与PAM序列形成一种半封闭的R-环（R-loop），当识别到正确的序列时，才会完全结合成封闭的R-环，所以这种结合是可逆的，这也体现出了它更安全的一面。

CRISPR/Cas12a工作原理

参考资料：

https://www.biorxiv.org/content/early/2018/06/26/355917

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