CRISPR/Cas12a有話說：讓基因編輯具有更多可能性

作為一個革命性的基因編輯新工具，自CRISPR技術問世以來，就被廣泛應用於各個生物領域的研究中，科學家們親切的稱它為「魔剪」，也正是因為有了這把「魔剪」，科學家們可以隨心所欲的操縱基因。

早前，來自美國麻省理工學院的博士後研究員Naama Kanarek及其團隊在利用CRISPR/Cas9基因編輯技術篩選甲氨蝶呤敏感性的因素研究中，驚奇的發現癌細胞對甲氨蝶呤敏感性，其中有一個重要的「參與者」——組氨酸降解，基於這一現象的發現，Naama Kanarek研究員及其團隊指出利用CRISPR技術改善化療藥物甲氨蝶呤的抗癌藥效。

當然，這樣的研究，無疑是令人興奮與激動的。由於Cas9的兩個核酸酶域分別在DNA的特定位置剪出一個缺口，致使雙鏈斷裂，盡然細胞會嘗試修復該斷裂，但修復過程容易出錯，並且常常會引入意外突變，破壞基因的正常功能，至此，造成該基因失去功能，達到編輯基因的效果。但是，作為基因的手術刀，CRISPR基因編輯技術也不是萬能的，由於體內環境相當複雜，在編輯基因的過程中也會出現脫靶的現象。為了使CRISPR基因編輯技術具有更多可能性，科學家們也在不斷的嘗試改進，就在幾天前，來自德克薩斯大學的 Isabel Strohkendl教授及他的團隊首次確定相較於Cas9蛋白來說，Cas12a蛋白更具準確度，同時也更安全。

CRISPR/Cas12a匹配DNA示意圖

CRISPR/Cas系統和其他的一些RNA定向酶有一個共同的特徵那就是：結合RNA都包含一個「種子」區域，所謂的「種子」區域就是基於PAM序列近端的核苷酸序列，這些序列是高度敏感的，因此，對於基因編輯來說，目的基因的靶點識別度及親和力至關重要。

CRISPR/Cas9工作時，Cas9蛋白識別PAM序列（RNA編寫的遺傳密碼），通過gRNA解開部分雙螺旋，在這個過程中，Cas9蛋白一旦找到匹配較好的序列時，便會緊密貼合在該段DNA上，而在這個過程中，也許會出現一些錯配的現象，但這種結合是不可逆的，當它尋找到自己的「真命天子」，你就別想讓它再離開。而在這一方面Cas12a就顯得機智許多，它在尋找「真命天子」時，會對沿途的DNA序列進行單鹼基的識別，如若發現有匹配不好的鹼基，便會離開重新尋找，在尋找到PAM序列時，Cas12a蛋白會與PAM序列形成一種半封閉的R-環（R-loop），當識別到正確的序列時，才會完全結合成封閉的R-環，所以這種結合是可逆的，這也體現出了它更安全的一面。

CRISPR/Cas12a工作原理

參考文獻

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

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