美國時間3日，華裔科學家、史丹福大學生物工程系(bioengineering at Stanford University)助理教授齊磊(Lei Stanley Qi)發表了，一種高效、多用途的微型CRISPR 系統─CasMINI，僅由529個胺基酸組成，是Cas9或Cas12的一半(通常由1000至1500個胺基酸組成)，微型CRISPR可以更容易進入人體細胞，刪除、活化和編輯遺傳密碼，以治療各種疾病。該研究發表於《Molecular Cell》。
 
為了讓CRISPR系統達到微型化目的，研究人員決定從CRISPR蛋白Cas12f (也稱為Cas14)開始，其只由約400至700個胺基酸組成，同樣是來源於古細菌等單細胞生物，也代表Cas12f不太適合用於哺乳類動物細胞中，事實上，目前只有少數的CRISPR蛋白不需要修飾即可在哺乳類動物細胞中發揮作用。
 
一開始，在人體細胞中，Cas12f並不具有活性，研究人員認為，問題在於人類基因體DNA比微生物DNA複雜，因此Cas12f很難在細胞中找到目標。
 
透過電腦計算預測Cas12f的各種突變結構，研究人員選擇出大約40個可能可以突破該限制的蛋白質，同時也建立了可一次測試許多蛋白質突變的方法：若該蛋白質對人類細胞有效，將透過活化其基因體中的綠色螢光蛋白(GFP)讓人類細胞發出綠光。
 
研究人員指出，起初，篩選出來的CRISPR系統對人體細胞幾乎不起作用，但經過生物工程的改造，有一些蛋白質開始具有作用，從一開始只有2個人體細胞發出綠色螢光，到現在幾乎每個人體細胞都能發出綠色螢光。
 
接著，研究人員開始設計將Cas蛋白導引到目標DNA的RNA上，這與CasMINI系統在人體細胞裡是否能發揮作用有密切關係。
 
同時，研究人員還測試了CasMINI系統在人類細胞中刪除和編輯基因的能力，包含HIV感染、抗腫瘤免疫反應和與貧血相關基因，均顯示可編輯這些基因。
 
研究人員已經開始與其他科學家合作，以運用CasMINI系統進一步開發基因療法，也針對如何改善mRNA 新冠肺炎(COVID-19)疫苗的技術進行研究。
 
齊磊表示，這種開發CRISPR系統的生物工程方法，是第一次將對於人體無效的CRISPR轉變成有效的CRISPR，也打開了新的大門。
 
參考資料：https://www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210903132554.htm
 
(編譯/李林璦)