科学家克服了关键的Crispr-Cas9基因组编辑障碍

使用CAS9的结构知识，科学家克服了一个关键的CRAP-CAS9基因组编辑障碍并开发了一种高度特定的基因组编辑工具。

广泛的麻省理工学院和哈佛大学研究人员和麻省理工学院的麦戈尔恩大脑研究所的大脑研究所已经为革命性CRAP-CAS9基因组编辑系统进行了改变，这显着降低了“偏离目标”编辑错误。精致技术解决了基因组编辑使用中的主要技术问题之一。

CRISPR-CAS9系统通过在细胞的DNA中进行精确定位的修改来工作。蛋白质CAS9在由序列与靶位点的序列匹配的短RNA指定的位置处改变DNA。虽然已知CAS9在切割其靶位点时高效，但是系统的主要缺点是，在细胞内，它可以结合并切割未瞄准的附加位点。这有可能产生不期望的编辑，可以改变基因表达或完全敲出基因，这可能导致癌症或其他问题的发展。

在今天发表的论文中，冯章及其同事报告说，改变了从S. pyogenes的Cas9酶的大约1,400个氨基酸中改变了三种，在所检查的具体病例中显着降低了未检测的水平。张是下午。Keck职业发展教授MIT脑和认知科学和生物工程部门的生物医学工程教授，以及广泛的研究所和麦戈尔恩研究所的成员。

张某和他的同事使用了关于Cas9蛋白的结构的知识，以减少脱靶切割。具有带负电荷的DNA与Cas9蛋白质中的凹槽结合，该蛋白质具有正电荷。了解结构，科学家能够预测，用中性的替代一些带正电荷的氨基酸将降低“OFF靶”序列的结合大于“靶”序列。

在尝试各种可能的变化后，张的团队发现，三个氨基酸中的突变显着减少了“脱靶”切割。对于测试的指导RNA，“脱靶”切割是如此低，可以不可检测。

新工程化酶，该团队称之为“增强的”型肝素Cas9或Espcas9，对于需要高度特异性的基因组编辑应用是有用的。张实验室立即为全球研究人员提供ESPCAS9酶。该团队认为，相同的电荷变化方法将与其他最近描述的RNA引导的DNA靶向酶一起使用，包括Zhang及其合作者今年早些时候报告的CPF1，C2C1和C2C3。

快速高效的基因组编辑的前景提出了许多道德和社会问题，张先生在华盛顿基因编辑国际峰会上发言时。“许多安全问题与非目标效果有关，”他说。“我们希望ESPCAS9的发展将有助于解决这些问题的一些问题，但我们当然没有将此视为魔法子弹。该领域正在快速推进，在考虑应用该技术以进行临床使用之前，仍有很多学习。“

出版物：Ian M. Slaymaker等，“具有改善的特异性的合理设计Cas9核酸酶”，2015科学，科学; DOI：10.1126 / science.aad5227.