在這喜迎新春之際，《自然》在線刊發(fā)來了重磅研究結(jié)果：一種能調(diào)控人類基因組的新系統(tǒng)CRISPR–CasX，其編輯功能與先前已描述的Cas9、Cas12a系統(tǒng)都不相同。這為CRISPR工具箱再添一員。
基因組編輯工具CRISPR–Cas系統(tǒng)在Cas核酸酶家族成員的幫助下切割DNA，其中Cas9與Cas12a為這項技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。但研究人員也在尋找其它的Cas酶。
在2016年12月，Doudna教授的研究團隊在《自然》上報告了他們新發(fā)現(xiàn)的CRISPR-Cas核酸酶，并暫命名為CasX。這一新系統(tǒng)來歷非凡。因為，目前所用最廣泛的Cas9來源于可以人工培養(yǎng)的細菌，而CasX卻是從自然界中“不可培養(yǎng)”的微生物中找到的。
Doudna教授與同事利用宏基因組方式分析了來自各種環(huán)境的樣本，在未經(jīng)培養(yǎng)的地下水微生物中分離得到CasX和CasY兩種新系統(tǒng)。那么，CRISPR-CasX是否能真正變成有效的基因編輯工具呢？時隔兩年，Doudna教授給出了令人驚喜的肯定答案。
盡管序列分析顯示，與已開發(fā)的兩套CRISPR-Cas系統(tǒng)相比，CasX與核酸酶家族成員Cas9和Cas12a的相似性很??；演化線索也提示，它與其他CRSPR-Cas酶的結(jié)構(gòu)和分子機制有所不同。而實驗結(jié)果表明，CasX對人類和大腸桿菌的基因組都具有可編程的修飾作用，可以在向?qū)NA的引導(dǎo)下實現(xiàn)對雙鏈DNA的特異切割。
此外，CasX具有不同于此前幾款Cas核酸酶的獨特優(yōu)點。CasX的一大重要應(yīng)用特點是分子小巧。CasX只有不到1000個氨基酸，比Cas9或Cas12a都要小得多，甚至比起以分子量小為特點的新工具Cas12b（1108氨基酸），還要更勝一籌。
CasX獨特的小巧結(jié)構(gòu)暗示了它通過獨特的機制識別和編輯底物DNA。根據(jù)冷凍電鏡等結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，CasX除了有某些與其他核酸酶成員同源的結(jié)構(gòu)域外，還具有其它Cas蛋白中未曾發(fā)現(xiàn)的特征。比如，CasX含有一個參與DNA解螺旋的結(jié)構(gòu)域，其反式切割活性也比其它Cas系統(tǒng)要少。
這些結(jié)果表明，CasX不僅小巧，還具有獨特的可編程編輯方式，或許具備目前CRISPR–Cas基因組編輯技術(shù)沒有的優(yōu)勢。
在科學(xué)家們的共同努力下，基因編輯工具家族正在不斷快速壯大，為更安全有效的基因療法提供機會。這無疑是令人期待的一份新春禮物。
