文/陳根

基因療法作為一種可以實現(xiàn)治療性蛋白的長期表達和組織特異性表達的治療方法，能夠?qū)崿F(xiàn)治療傳統(tǒng)藥物不能治療的疾病，或大幅改善治療疾病的方式。其中，基因療法的CRISPR能幫助研究人員快速有效地對基因組進行有針對性的切割。它的特異性和易用性使其成為了頗具潛力的工具，可用于去除缺陷基因，治療遺傳疾病或癌癥，編輯作物的基因組增加其產(chǎn)量或抗病性等。

然而，CRISPR也存在其技術(shù)的限制：CRISPR不僅在其目標位置切割，而且在具有相似序列的非預期位置上也會進行切割，這就造成了脫靶。這些脫靶切割可能發(fā)生在整個基因組中，導致產(chǎn)生損害細胞功能或直接殺死細胞的有害突變。

因此，CRISPR技術(shù)存在的脫靶風險是影響CRISPR技術(shù)能否廣泛應(yīng)用的主要限制因素，如何正確評估及降低脫靶效應(yīng)是當前亟待解決的問題?，F(xiàn)在，得克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員已經(jīng)確定了驅(qū)動這些錯誤的蛋白質(zhì)的一個以前未知的結(jié)構(gòu)，并對其進行了調(diào)整，將脫靶突變的可能性降低至原來的1/4000。其研究結(jié)果已發(fā)表于《自然》。

具體來看，首先，要知道CRISPR工具使用某些蛋白質(zhì)，最常見的是Cas9，對活細胞中的特定DNA序列進行精確編輯。這可能涉及切斷有問題的基因，如那些導致疾病的基因，和/或插入有益的基因。通常情況下，Cas9蛋白正在尋找DNA代碼中20個字母的特定序列，但如果它發(fā)現(xiàn)20個字母中有18個與它的目標相匹配，它可能還是會進行編輯。

于是，為了找出這種情況發(fā)生的原因，研究團隊使用了低溫電子顯微鏡觀察Cas9在與不匹配的序列相互作用時的情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在Cas9在與不匹配的序列相互作用時，一個奇怪的手指狀結(jié)構(gòu)伸出來，穩(wěn)定了DNA序列，這才導致蛋白質(zhì)仍然可以進行編輯。

在發(fā)現(xiàn)這一機制后，研究小組對這一手指狀結(jié)構(gòu)進行了調(diào)整，使其不再穩(wěn)定DNA，而是推離它。這阻止了Cas9編輯該序列，使該工具產(chǎn)生脫靶突變的可能性降低至原來的1/4000。該團隊稱這種新蛋白為SuperFi-Cas9。

當然，到目前為止，SuperFi-Cas9 僅在試管中的 DNA 中進行了測試，但研究人員接下來計劃將其用于活細胞中的基因編輯，以改進CRISPR，使其在醫(yī)學和生物技術(shù)應(yīng)用中更安全鋪平道路。