基因編輯系統有通用「剎車裝置」
著名期刊《細胞》雜誌近日刊登了CRISPR-Cas9基因編輯工具的共同發現者詹妮弗·唐德納團隊的最新成果：他們通過X衍射結晶法發現，兩種抑制Cas9活性的蛋白質ACRⅡC1和ACRⅡC3具有完全不同的作用機理，且ACRⅡC1具有廣譜抑制性，即能在不同基因編輯系統中扮演「剎車裝置」的作用，讓基因編輯過程在適當的時候終止，減少脫靶效應。
CRISPR-Cas9系統雖簡單高效，但存在一大安全隱患：該系統無法在錯誤基因得到修復後停止剪切功能，而是可能繼續修改正常基因，導致脫靶效應。科學家們一直期望從細菌天然系統中找到能及時關閉基因編輯過程的「安全閘門」。
此前已經有至少7種Cas9抑制蛋白（ACR蛋白）被發現，具有讓細胞停止剪切和編輯的功能。這次，唐德納團隊選擇了兩種被證實能在人體細胞中抑制Cas9的蛋白進行了比較研究，發現它們具有完全不同的作用方式。ACRⅡC1能與Cas9中結合DNA的兩個重要氨基酸緊密結合，讓Cas9失去剪切DNA的功能；而ACRⅡC3通過讓2個Cas9分子形成二聚體改變其結構，讓Cas9無法再與DNA結合。基於兩種不同的機理，ACRⅡC1能抑制多種不同的Cas9蛋白，具有廣譜性，而ACRⅡC3隻能抑制一種名叫NmeCas9的蛋白。
哈爾濱工業大學生命科學與技術學院教授黃志偉今年4月曾在《自然》雜誌發表過一篇重磅論文，首次對另一種Cas9抑制蛋白ACRⅡC4的作用機制進行了研究，證實其能有效抑制SpyCas9的基因編輯活性。黃教授接受科技日報記者採訪時表示，他們的研究成果早於唐德納團隊的報道，目前沒有任何證據顯示ACRⅡC1和ACRⅡC3比ACRⅡC4具有更好的抑制效果，但通過對比性研究，可以找到最有效的抑制蛋白，將其加入基因編輯系統，讓Cas9在完成基因編輯任務後準時「關閉」功能，避免脫靶效應。
據悉，CRISPR-Cas9是近幾年基因工程生物學的第一熱詞，它能夠隨心所欲地剪切基因，而且簡單到高中生培訓後都能操作。但它並非一項完善的技術，還需要一系列工具包配套使用。此次新發明給未來的工具包里增加了一項利器。（聶翠蓉）
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