近日(9月29日)，日本東京大學(University of Tokyo)研究團隊開發出新的Cas酵素「AsCas12f」，其大小僅為典型Cas9酵素的三分之一，緊湊的尺寸使更多AsCas12f酵素能被裝入載體病毒中，從而提升其遞送至細胞的效率，達到與CRISPR/Cas9相同的效果。該研究已刊登在《Cell》。
 
CRISPR基因編輯技術經常以修飾過的腺相關病毒(Adeno-associated viruses, AAVs)作為載體，將Cas9等DNA限制酶遞送至各類目標細胞。然而，該系統有著酵素尺寸的限制。東京大學生物科學系教授濡木理表示，Cas9酵素已經達到遞送尺寸的極限，因此當前需要一種更小的Cas蛋白，才能提升載體包裹的效率。
 
研究人員從氧化硫嗜酸桿菌(Acidibacillus sulfuroxidans)中找到一種AsCas12f酵素。AsCas12f的優勢在於，它是迄今為止發現的最緊密的Cas酵素，大小甚至不到Cas9的三分之一。然而，在先前的測試中，AsCas12f在人類細胞幾乎不具任何基因活性。
 
濡木團隊藉由基因工程，將AsCas12f的每個胺基酸殘基(amino acid residue)替換成常見的20種胺基酸，建構出一個潛在的候選基因庫，並從中鑑定出超過200種增強基因編輯活性的突變。他們挑選出其中一種經過胺基酸修飾的AsCas12f，與未經修飾的狀態相比，其基因編輯活性高出了10倍。這種修飾過的AsCas12f，除了能媲美Cas9的活性，還具有更小尺寸的優勢。
 
接著，他們對基因工程修飾過的AsCas12f酵素進行動物實驗，測試的結果證實，與其在體外進行基因編輯再重新植入體內，不如直接將AsCas12f與其他基因一同注射到老鼠活體內進行治療，這麼做既節省時間、又節省成本。
 
濡木表示，他們還發現許多AsCas12f的潛在組合，未來將使用計算機建模，或以機器學習來篩選、並預測能針對不同疾病(例如血友病)的AsCas12f酵素。
 
參考資料: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/09/230929171010.htm