據近日發表在《分子細胞》雜志上的一項研究，一種名為CasMINI的緊湊高效的CRISPR-Cas系統可廣泛用于細胞工程和基因治療，因為它更容易進入細胞。

美國斯坦福大學生物工程助理教授齊磊表示，這是CRISPR基因組工程應用向前邁出的關鍵一步。“據我們所知，作為一種基因組編輯技術，這是迄今為止最小的CRISPR。如果將Cas9視為分子剪刀，那么我們創造的就是一把包含多種功能的瑞士軍刀。”

CRISPR-Cas系統為開發各種遺傳疾病的基因療法提供了機會，但它們尺寸太大，遞送到細胞、組織或生物體中會受限制，從而阻礙臨床應用，因此需要設計更加高效、緊湊的Cas系統。

一種可能的解決方案是Cas12f。該蛋白介于400—700個氨基酸之間，大小還不到目前使用的CRISPR系統(如Cas9或Cas12a)的一半。“近年來已經鑒定出數千個CRISPR。”齊磊解釋說，“然而，超過99.9%的已發現CRISPR無法在人類細胞中發揮作用，這限制了它們作為基因組編輯技術的使用。”

在這項新研究中，齊磊及其團隊將RNA和蛋白工程應用于Cas12f系統，以生成用于哺乳動物基因組工程的高效微型Cas系統。Cas12f天然起源于古細菌(單細胞生物)，這意味著它不太適合哺乳動物細胞，更不用說人類細胞或身體。但通過優化單向導RNA設計并進行多輪迭代蛋白工程和篩選，研究人員最終生成了一類名為CasMINI的Cas12f變體。

工程化的Cas12f蛋白變體與工程化的單向導RNA相結合，表現出有效的基因調控和基因編輯活性。CasMINI可以驅動與Cas12a相關的高水平基因活性，并允許進行穩健的堿基編輯和基因編輯。此外，它具有高度特異性，不會產生可檢測的脫靶效應。

工程化CasMINI分子的大小僅為529個氨基酸。這種小尺寸使其適用于廣泛的治療。此外，CasMINI mRNA可以很容易地包裝到脂質納米顆粒或其他RNA遞送方式中，潛在地增強了其進入細胞的能力。

“微型CasMINI的可及性實現了新的應用，從體外應用(例如設計更好的腫瘤殺傷淋巴細胞或重編程干細胞)到體內基因療法(治療眼睛、肌肉或肝臟的遺傳疾病)。”齊磊說，“它將成為治療遺傳疾病、治愈癌癥和逆轉器官退化的方法。”(記者 張夢然)

總編輯圈點：

與前幾代基因編輯工具，如鋅指酶相比，CRISPR系統已經憑借其成本低廉、簡便易用，風靡全球眾多生物醫學實驗室，成為該領域無數科研人員手中的高效工具。盡管如此，CRISPR系統還難稱完美，所以它依然在不斷升級和完善之中。僅在近期，就有多個捷報傳來：例如開發出迄今為止最小的CRISPR、圍繞CRISPR系統開發RNA遞送平臺等等。這些研究進展都會使CRISPR這把“基因剪刀”越來越強大。

關鍵詞： 基因編輯 迷你CRISPR系統 細胞 基因治療