近年來，CRISPR 基因編輯技術成為遺傳性疾病的潛力療法之一。雖然許多科學家致力於 CRISPR 研究和開發，但它仍然不適合應用於人類患者。主要原因是因為當 CRISPR 剪斷DNA鏈時，有時會切斷其他位置 DNA，造成脫靶效應，進而導致不可預測的後果，甚至有時會導致癌症。
近日，張峰博士所率領的研究團隊開發出一種不用切割 DNA 而能編輯它的新 CRISPR 技術，即是利用轉座酶（transposase）準確地將轉位子（transposons，又稱跳躍基因）插入細菌的基因體中，可望提升基因編輯的有效性及安全性，該研究刊登於《Science》。
該研究團隊從藍藻細菌 Scytonema hoffmanni 中萃取一種 CRISPR 相關轉座酶（CRISPR-associated transposase, CAST），隨後將該轉座酶 Tn7 的三種亞基與一種 CRISPR 效應蛋白 Cas12k 互相連接，形成 ShCAST 編輯系統。該系統利用 Cas12k 在基因體中找尋特定的序列位點，Cas12k 沒有活性核酸內切酶功能，與DNA 只結合不剪切，而是由轉座酶將基因片段（轉位子）直接插入標靶位點，而且它也不包含同源重組途徑。因此，該系統具有安全性上的優勢。
為了檢測 ShCAST 能否重新編程為 DNA 插入工具，該研究團隊在大腸桿菌基因體中挑選 48 個標靶位點，並透過二個包含表現單一指引 RNA 的質體將 ShCAST 送入上述標靶位點。隨後，經過 PCR 確認在該大腸桿菌模型中，成功率達到 80%，遠高於經典 CRISPR 插入系統的 1%
雖然 ShCAST 成功率高，但它仍同樣存在脫靶的危險，將 DNA 插入到一些不該插入的地方，目標編輯與非目標編輯的比例為 99：1，一個脫靶 DNA 所造成基因體變異就足以致病，比如說破壞一個關鍵的抑癌基因，造成癌症。因此，這些安全性問題還需要更多的研究來證明。
在該研究團隊的下一階段計畫中，他們將在更複雜的模式生物中檢測該 ShCAST系統。儘管還沒有在細菌以外進行測試，ShCAST 仍可望成為高效且更安全的新一代基因編輯系統。
延伸閱讀：基因編輯再突破！ CRISPR-CasX 更小且免疫排斥低參考資料：
1. Science (2019). DOI: 10.1126/science.aax9181
2. https://www.newscientist.com/article/2205803-powerful-crispr-upgrade-uses-jumping-genes-to-directly-insert-dna/
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