Cell重大发现：首次！科学家找到“魔剪”CRISPR“关闭”开关

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来源：生物探索 / 作者： / 2016-12-10" O. j$ x0 C+ L/ s3 v2 j

: L8 o/ y7 P# n) S; h+ ZErik J. Sontheimer 教授
4 H$ i4 Z9 w, t基因编辑技术CRISPR/Cas9的迅速崛起引发了生物医学研究的革命。然而，这一被誉为“改写生命神笔”的突破技术仍有需要完善的地方。使用CRISPR/Cas9会使基因组产生一些不想要的变化，形成脱靶突变。这一问题的存在深深影响着该技术在治疗应用中的安全性和有效性。
/ A0 t- f. G" F. E) H/ x9 _+ D12月8日，发表在Cell杂志上题为“Naturally Occurring Off-Switches for CRISPR-Cas9”的一项研究中，来自多伦多大学和马萨诸塞大学的科学家们首次发现了CRISPR/Cas9的“关闭开关”（off-switches）。这一成果有望更好地控制这一技术的应用，帮助开发基于CRISPR的人类疾病治疗方案。
& i- l- R0 |  f% Q0 H0 i8 j* x/ V该研究的共同通讯作者Erik J. Sontheimer、Alan Davidson以及Karen Maxwell领导的研究小组鉴定出了3个天然存在的、能够抑制Cas9酶的蛋白质家族。在CRISPR/Cas9系统中，Cas9酶发挥着剪断目标DNA序列的功能，而这些称为anti-CRISPR的蛋白质具有阻断DNA切割的能力。: I5 {# i! i& M/ P. F/ x5 V/ ^9 ]
先前的研究中，科学家们发现，由噬菌体编码的小型蛋白质能够抑制宿主细菌的CRISPR-Cas系统。但这些anti-CRISPRs对I型CRISPR-Cas系统（这类系统未使用Cas9蛋白）具有特异性。基于这些发现，研究人员推断，一定也有天然存在的Cas9抑制剂。, [8 j* l4 v, q9 W
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上个月，发表在Cell上的一篇综述汇总了目前可用于哺乳动物细胞基因组编辑的多种Cas9酶（具体见上表）。在这一研究中，科学家们找到了特异性抑制脑膜炎奈瑟氏球菌（Neisseria meningitidis）CRISPR-Cas9系统的anti-CRISPRs三大不同的家族。
- d4 N- x2 l4 X3 m! j! h  Q研究表明，这些抑制性蛋白直接绑定了NmeCas9（N. meningitidis Cas9）。此外，研究证实，这些anti-CRISPRs能够被用作人类细胞基因编辑的有效抑制剂。
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" {( o, H" g/ {1 M' O& FSontheimer博士说：“一旦基因编辑系统进入细胞后，科学家们缺乏一个可靠的方法来关闭Cas9的活性。如果我们能够在正确的基因编辑完成后打开一个‘关闭开关’，问题就很容易解决了。在这一研究中，我们报告了首个已知的Cas9活性天然抑制剂。”
+ V; Y5 P  a  P. M8 `6 H: CDavidson博士表示，CRISPR是一个非常强大的基因编辑工具，但我们必须能够关掉它。“关闭开关”的发现将使研究人员能够更加自信的使用这一工具。. r' [3 o# d$ ^6 t, H
参考资料：9 A7 F/ _; u/ N5 N- F1 `" o( a& w
Medicalxpress：Scientists discover first 'off-switches' for CRISPR/Cas9 gene editing
4 v, ?3 a9 o. ?" ?$ k% NCell：Naturally Occurring Off-Switches for CRISPR-Cas9
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