近年来，CRISPR 基因编辑技术成为遗传性疾病的潜力疗法之一。虽然许多科学家致力于 CRISPR 研究和开发，但它仍然不适合应用于人类患者。主要原因是因为当 CRISPR 剪断DNA链时，有时会切断其他位置 DNA，造成脱靶效应，进而导致不可预测的后果，甚至有时会导致癌症。
近日，张峰博士所率领的研究团队开发出一种不用切割 DNA 而能编辑它的新 CRISPR 技术，即是利用转座酶（transposase）准确地将转位子（transposons，又称跳跃基因）插入细菌的基因体中，可望提升基因编辑的有效性及安全性，该研究刊登于《Science》。
该研究团队从蓝藻细菌 Scytonema hoffmanni 中萃取一种 CRISPR 相关转座酶（CRISPR-associated transposase, CAST），随后将该转座酶 Tn7 的三种亚基与一种 CRISPR 效应蛋白 Cas12k 互相连接，形成 ShCAST 编辑系统。该系统利用 Cas12k 在基因体中找寻特定的序列位点，Cas12k 没有活性核酸内切酶功能，与DNA 只结合不剪切，而是由转座酶将基因片段（转位子）直接插入标靶位点，而且它也不包含同源重组途径。因此，该系统具有安全性上的优势。
为了检测 ShCAST 能否重新编程为 DNA 插入工具，该研究团队在大肠杆菌基因体中挑选 48 个标靶位点，并透过二个包含表现单一指引 RNA 的质体将 ShCAST 送入上述标靶位点。随后，经过 PCR 确认在该大肠杆菌模型中，成功率达到 80%，远高于经典 CRISPR 插入系统的 1%
虽然 ShCAST 成功率高，但它仍同样存在脱靶的危险，将 DNA 插入到一些不该插入的地方，目标编辑与非目标编辑的比例为 99：1，一个脱靶 DNA 所造成基因体变异就足以致病，比如说破坏一个关键的抑癌基因，造成癌症。因此，这些安全性问题还需要更多的研究来证明。
在该研究团队的下一阶段计画中，他们将在更复杂的模式生物中检测该 ShCAST系统。尽管还没有在细菌以外进行测试，ShCAST 仍可望成为高效且更安全的新一代基因编辑系统。
延伸阅读：基因编辑再突破！ CRISPR-CasX 更小且免疫排斥低参考资料：
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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