著名的索尔克研究所的研究人员报告说,他们已经成功地绘制了一种CRISPR酶的分子结构图,这使得科学家能够更精确地操纵细胞内的功能。

在过去的几年里,CRISPR-Cas9已经抓住了公众的想象力,因为它有能力编辑遗传密码,从而可以纠正单个细胞中的缺陷——潜在的治愈突变和防止许多疾病的出现。

特别地,Cas9酶的作用有点像剪刀,剪掉遗传密码片段,然后用替换物替换掉它们。但是这些酶以DNA为目标,而DNA是生物体发育的基本构件,并且人们越来越担心使用这种酶对细胞的DNA进行基本重编程可能造成的危害大于好处。

正如美国科学美国人的报告所示:

周一公布的研究显示,这只是泰坦尼克号大小的冰山的一角:CRISPR-Cas9可能造成比专家们想象的更大的基因破坏,该研究得出结论,也许足以威胁到将来接受CRISPR治疗的患者的健康。

两个研究确定了一个相关的问题:一些CRISPR细胞可能缺少关键的抗癌机制,因此能够引发肿瘤。

从脓链球菌CRISPR-CAS9基因编辑复合物。CAS9核酸酶蛋白使用引导RNA序列在互补位点上切割DNA。Cas9蛋白:白色表面模型。DNA片段:蓝色梯形卡通。红色梯子卡通。

Salk研究所的新发现,发表在《细胞》杂志上,提供了CRISPR-Cas13d的详细分子结构,CRISPR-Cas13d是一种可以靶向RNA而不是DNA的酶。

RNA曾经被认为是编码在DNA中的用于细胞操作的指令的传递机制,现在已知RNA可以像酶一样进行生化反应,并在细胞中发挥它们自己的调节功能。通过鉴定一种可以靶向细胞运行机制的酶,而不是细胞功能的总体规划,科学家应该能够想出更精细、风险更低的治疗方法。

简而言之,拥有编辑工具可以让科学家在不对基因本身进行永久性和潜在危险的改变的情况下修改基因的活动,这似乎是一个探索的好选择。

霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)汉娜·格雷(Hanna Gray)研究员、Salk研究助理西尔瓦娜·科纳曼(Silvana Konermann)和这项研究的第一批作者之一在一份声明中说:“DNA是恒定的,但总是在变化的是从DNA复制的RNA信息。”通过直接控制RNA来调节这些信息对于影响细胞的命运有重要意义。

Salk的研究人员在今年早些时候首次确定了他们称之为CRISPR-CAS13D的酶家族,并建议这种替代系统可以识别和切割RNA。他们的第一项工作是治疗痴呆症,研究小组表明,该工具可用于纠正痴呆患者细胞中的蛋白质失衡。

“在我们以前的论文中,我们发现了一个新的CRISPR家族,可以用来直接在人类细胞内转导RNA,”Helmsley-Salk研究员Patrick Hsu说,他是该新研究的另一位相应作者。“现在,我们已经能够可视化CAS13D的结构,我们可以更详细地看到酶是如何被引导到RNA的,以及它是如何能够切割RNA的。这些见解使我们能够改进系统,使过程更有效,为治疗基于RNA的疾病的新策略铺平道路。”

根据一份声明,这篇论文的其他作者包括索尔克的尼古拉斯·J·布里多和彼得·洛蒂、怀特海德生物医学研究所的吴学兵、斯科特·J·诺维克、蒂莫西·斯特伦森伯格和斯克里普斯研究所的帕特里克·R·格里芬。