陈根：研究发现——全新基因编辑酶

文|陈根

CRISPR技术具有精准、廉价、强大、易于使用的特点。这种工程能把一段作为引导工具的小RNA切入DNA，并在此处切断或做其他改变。以往研究表明，通过这些介入，CRISPR能使基因组更有效地产生变化或突变，效率比TALEN（转录激活因子类感受器核酸酶）等其他基因编辑技术更高。

CRISPR的突破性进展，很大一部分归功于一种名叫Cas9的特殊编程酶。工程编辑系统利用这种酶，能发现、切除并取代DNA的特定部分。从改变老鼠皮毛的颜色，到设计不传播疟疾的蚊子和抗虫害作物，再到修正镰状细胞性贫血等各类遗传疾病等，这种技术的影响极其深远。

虽然CRISPR有许多优点，但在人类癌细胞系列中，其可能产生大量“误伤目标”，尤其是对不希望改变的基因做修改。而且它们尺寸往往较大，不容易直接送入活的生物体、细胞和组织内。

为此，此前斯坦福的研究人员开发了一个体积更小的基因编辑系统，命名为CasMINI。传统的CRISPR系统，如果使用1000个氨基酸的Cas9，以及使用1500个氨基酸的Cas12a；相比之下，CasMINI只有529个氨基酸，但二者编辑遗传密码的效力却难分伯仲。

近日，麻省理工学院的科学家们在新的研究中，发现了CRISPR之外的一类全新的酶，它们具有同样的基因编辑能力，甚至可能在某些方面胜过CRISPR。该系统被命名为Obligate Mobile Element Guided Activity（OMEGA）。

IscB蛋白具有DNA切割酶的外观，但不知道其是否参与了CRISPR，或与RNA有关。经过研究，科学家们发现附近的RNA能够引导IscB蛋白在某些地方切割DNA。

此外，科学家们确定了另外两种利用ωRNAs的蛋白质——IsrBs和TnpBs。这三种蛋白质都存在于被称为转座子的“跳跃基因”中，它们可以在基因组中移动，并会创建一个新的引导RNA，让酶切割DNA的不同部分。

科学家们设计了OMEGA系统，这种机制可以构成一个全新的基因编辑系统基础，并在人类细胞中工作。值得一提的是，由于RNA的大小只有CRISPR酶的30%左右，从而可能更容易进入细胞。

目前，这项研究发表在《科学》杂志上。