【中國化工儀器網(wǎng) 技術(shù)前沿】在發(fā)表于8月27日《細(xì)胞》（cell）雜志上的一篇新研究論文中，來自Broad研究所和東京大學(xué)的研究人員揭示出了金黃色葡萄球菌Cas9復(fù)合物（SaCas9）的晶體結(jié)構(gòu)——這種高效的酶克服了在哺乳動物體內(nèi)進(jìn)行基因組編輯一個(gè)主要的挑戰(zhàn)。

      今年4月，Broad研究所核心成員、麻省理工學(xué)院McGovern腦研究所研究員張鋒（Feng Zhang）博士和同事們率先確定了SaCas9是一種有潛力的基因組編輯工具，其有望提高科學(xué)家們在體內(nèi)編輯基因組的能力。

      SaCas9比當(dāng)前廣泛使用的化膿鏈球菌的Cas9酶（SpCas9）小25%，從而解決了腺相關(guān)病毒（AAV）等載體負(fù)載能力有限，難以同時(shí)包裝SpCas9酶和其他基因編輯必需的元件進(jìn)入到單個(gè)病毒顆粒中這一問題。此外，他們還證實(shí)了SaCas9不僅與SpCas9 DNA切割效率相當(dāng)，且具有相當(dāng)?shù)腄NA靶向精確度。

      這項(xiàng)新結(jié)構(gòu)研究將幫助研究人員改進(jìn)及進(jìn)一步操控這一有前景的工具加速基因組研究，使得運(yùn)用這一技術(shù)來治療人類遺傳疾病離現(xiàn)實(shí)更近了一步。

      共同資深作者張鋒說：“SaCas9是我們的Cas9工具箱中最新添加的工具，這一晶體向我們顯示了它的藍(lán)圖。這項(xiàng)研究為優(yōu)化這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球健康利益指出了前進(jìn)的道路。”


      工程CRISPR-Cas9系統(tǒng)利用了作為細(xì)菌的一種防御機(jī)制、對抗病毒感染的天然系統(tǒng)。張鋒實(shí)驗(yàn)室首次在哺乳動物中采用這一系統(tǒng)作為一種有效的基因組編輯工具，借助了來自嗜熱鏈球菌和釀膿鏈球菌的Cas9酶——StCas9和SpCas9。張鋒和他的研究小組之后繼續(xù)分析了來自不同類型細(xì)菌的數(shù)百種Cas9s，來尋找具有某些特性，可以優(yōu)化應(yīng)用于人類細(xì)胞中的蛋白質(zhì)，由此發(fā)現(xiàn)了SaCas9。

      現(xiàn)在，張鋒和同事們詳細(xì)描述了SaCas9的分子結(jié)構(gòu)，為科學(xué)家們提供了該酶的高分辨率圖像。通過比較SaCas9與更常用的SpCas9的晶體結(jié)構(gòu)，研究小組重點(diǎn)探討了對Cas9功能極為重要的一些方面——其有可能為開發(fā)出更小的基因組編輯工具鋪平道路。有了這一晶體結(jié)構(gòu)在手，張鋒和他的研究小組可以應(yīng)用這一新知識進(jìn)一步開發(fā)CRISPR-Cas9系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和治療潛力。

      論文的合著作者、張鋒實(shí)驗(yàn)室前成員Le Cong說：“我們最終的目標(biāo)是要將這一核酸酶應(yīng)用于基因治療。獲得這一結(jié)構(gòu)使我們能夠構(gòu)建出更小、更精確、更完全的工程Cas9s來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。”

      

(來源：生物通)