基因編輯再突破! CRISPR-CasX 更小且免疫排斥低

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CRISPR 基因編輯教母 Jennifer A. Doudna 教授於 2012 年與美國加大柏克萊分校的同事 M. Jinek 和 Emmanuelle Charpentier 大幅簡化了製作 CRISPR-Cas9 的過程,以及將 CRISPR 基因編輯應用於人類細胞上,研究成果皆發表在《Science》期刊。除了 Cas9 系統,Doudna 教授和 David Burstein 教授團隊合作,證實在微生物體當中還有其他的 CRISPR 機制存在,如 CRISPR-CasX 和 CRISPR-CasY。

近日,CRISPR-CasX 基因組編輯相關研究發表於《Nature》上,該研究團隊發現 CasX 也能有效編輯人類基因體以及大腸桿菌。CasX 與蛋白 Cas9 較為相似,但它的大小僅是 Cas9 的 40%。CasX 的作用機制與 Cas9 大致相同,它可以針對特定序列,切割雙股 DNA,並與 DNA 結合以調節基因。此外,由於 CasX 是從人類中未發現的細菌物種(地下水和沉積物中發現的微生物資料庫)中分離出來的,因此與 Cas9 相比,不太可能引發患者的免疫反應。

該研究團隊也使用八個低溫電子顯微鏡捕捉到 CasX 蛋白在編輯基因過程中與其引導 RNA 和雙股 DNA 基質組裝的快照圖像,進而揭露廣泛的 RNA 支架和 DNA 解開螺旋所需的結構域。雖然 CasX 和 Cas9 都具有相同的功能,但它們在分子構成和形狀方面的差異足以讓它們看起來完全獨立於彼此。

該研究團隊的 Benjamin Oakes 博士對此表示,首先需特別注意的是上述高度特異性的結構域能在其他 RNA 引導的 DNA 結合蛋白中發揮作用的機制,以及 理解 CasX 的最小尺寸在自然界中發揮其功用的關鍵機制,進而開發有用的基因編輯工具。

Doudna 教授最後表示,在該研究中,他們全力透過生物化學、基因編輯和結構性實驗幫助研究團隊盡可能地全面理解 CasX 的作用機制,他們的研究團隊也將繼續深入研究 CasX 的作用機制。

延伸閱讀:CRISPR基因編輯教母-珍妮佛道納(Jennifer A. Doudna) 訪台演講

參考資料:
1. Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-0908-x
2. https://phys.org/news/2019-02-scientists-smaller-crispr-gene-editor.html

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