CRISPR-Cas技術作為一種新的基因組編輯方法，正受到廣泛的關注。自去年以來，引用這一技術的文章數量在直線上升。而隨著更多CRISPR-Cas元件的發(fā)現，這項技術有望變得更加多功能。目前，來自化膿性鏈球菌、腦膜炎奈瑟菌等細菌的RNA指導的Cas9都已被開發(fā)成基因組操控的工具。如今，據德國亥姆霍茲感染研究中心的研究人員介紹，Cas9工具箱有望進一步擴大，從而改善這種工具的特異性。他們的研究成果發(fā)表在11月22日的《Nucleic Acids Research》在線版上。
研究人員在8種代表II型CRISPR-Cas的菌株中研究了雙鏈RNA:Cas9的多樣性和互換性。因此，除了介紹更多的CRISPR-Cas元件，研究人員還探索了CRISPR-Cas系統(tǒng)的進化，包括協同進化以及系統(tǒng)組件的水平轉移。在研究過程中，他們鑒定了8種Cas9直系同源酶中的雙鏈RNA和PAM（protospacer adjacent motifs）。為了評估雙鏈RNA:Cas9的多樣性，他們開展了現有基因組中II型CRISPR-Cas系統(tǒng)的生物信息學分析，并鑒定出多個細菌種類中的Cas9同源物。
作者認為，這項工作為支持雙鏈RNA（tracrRNA:crRNA）與Cas9蛋白的協同進化提供了*實驗證據。他們還認為，在這項研究中鑒定出的各種雙鏈RNA、Cas9同源物以及相關的PAM序列有望增強CRISPR-Cas編輯，帶來多功能性和可能的特異性。文章的通訊作者、亥姆霍茲感染研究中心的Emmanuelle Charpentier博士談道，研究小組在分析和比較了多個細菌菌株的Cas9和tracrRNA:crRNA雙鏈RNA后，認為他們能夠將來源于不同細菌的Cas9蛋白分成多個小組。在同一小組中，CRISPR-Cas系統(tǒng)可以交換，而不同小組之間不能交換。
談到這項研究成果的應用，研究人員認為，這些酶可以結合起來，從而一次實現目標DNA的多個改變。這有望應用于遺傳性疾病的治療，一次糾正患者DNA中的不同突變。此外，這種方法還可以用來對付艾滋病毒HIV，它通過人體免疫細胞的受體來感染細胞。利用CRISPR-Cas，受體基因可被刪除，讓患者對病毒免疫。盡管這些應用并非能在短期內實現，但亥姆霍茲感染研究中心仍然對CRISPR-Cas技術的潛力表示樂觀。Charpentier博士談道：“我的一些同事已經將它與PCR相比較。”