不断扩大的CRISPR工具箱：不仅仅是Cas9

CRISPR这个风靡生物界的基因编辑工具，正在变得越来越强大。据美国《洛杉矶时报》报道，研究人员开始搜寻地球上的每一个角落，以寻找Cas9以外的CRISPR酶。

众所周知，CRISPR由两个基本部分组成。一个是RNA片段，它定位在研究人员希望改变的DNA序列上；另一个是蛋白质（如Cas9酶），它附着在DNA的目标区域，并对其进行切割和拼接。

一直以来，Cas9都是基因编辑中的主力军，因为它能够带来平整的末端。不过近几年，研究人员也开始寻找Cas9以外的酶，以期释放CRISPR的新潜能。

基因编辑领域的领军人物、Broad研究所的张锋博士认为：“Cas9是一种强大的工具，但其存在限制。每种蛋白质都有其长处和短处，将它们放在一起为我们带来了一套更多功能的工具。” 【条件性敲除小鼠 —— 技术出色，价格更心动，年末直降，仅需5.68万！ 】---现货条件性基因敲除小鼠！点击了解详情

CRISPR-Cas12a是继CRISPR-Cas9后第一个用于实验室中基因编辑的系统。最近人们又对Cas12a的堂哥Cas12b进行了研究，发现这种变异体也能够编辑人类基因组，为研究人员提供了另一种对付遗传病的工具。

其他CRISPR酶，包括Cas13、Cas14和CasY，也同样表现出潜力。上周，加州大学伯克利分校的研究人员在《Nature》杂志上介绍了另一位新星CasX。基因编辑领域的另一位领军人物Jennifer Doudna正是这篇论文的通讯作者之一。

据张锋介绍，CRISPR系统之间的差异有点像水果。如果Cas9酶是苹果，那么Cas12酶可以看成李子。两者都很美味，但完全不同。与水果一样，这些不同的系统也有变种。Cas12酶就存在不同变异体，像红李子和青李子一样。

这些差异在几个方面发挥作用。例如，CRISPR-Cas9在同一个位置切割DNA的两条链，而CRISPR-Cas12a和CRISPR-CasX则形成所谓的交错切割，因此DNA两条链的不同位置被切断。

范德堡大学的遗传学家Thomas Clements表示，有证据表明交错切割使得细胞更容易接受新的DNA片段。因此，如果目标是将DNA添加到细胞中，那么Cas12a（或许还包括CasX）兴许是比Cas9更好的选择。

此外，不同Cas酶的大小也不同。与Cas9相比，CasX和Cas12a比较小。据NIH研究人员Eugene Koonin介绍，这是一个重要的标准，因为较小的分子更容易进入细胞。“从某种意义上说，现在有一种竞赛是设计出最小的基因组编辑器，这样人们就可以将它与其他东西结合起来，”他说。

于是，研究人员开始搜索地球上的每一个角落。CasX和CasY是从栖息在地下水层的细菌中找到的，而最早的Cas12b是从美国宇航局维京号航天器的洁净室中发现的。

如今，科学家们还在采集那些栖息在湖泊、河流和海洋环境中的生物，以及地表之下数百英尺深的生物，以发现更多可能含有基因编辑器的细菌。“我们拥有的选择越多，治疗各种疾病的可能性就越大，”张锋谈道。

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