《Science》:CRISPR技術大突破!科學家找出更小的IscB 有望取代Cas9

撰文記者 吳培安
日期2022-05-27
Cas9蛋白(左)與IscB分子的比較示意圖。(圖片來源:Cornell University)

美國時間26日,康乃爾大學(Cornell University)的研究團隊,在知名學術期刊《Science》上發表最新的CRISPR/Cas9基因編輯系統改良方案。團隊利用冷凍電子顯微鏡(Cryo-EM)分析細菌體內的轉位子系統,發現其中的IscB-ωRNA能執行Cas9的靶向剪切功能、且體積比Cas9來得小,有望成為基因載體難以容納Cas9蛋白的潛力解方。
 
CRISPR/Cas9基因編輯系統加速了基因療法的進展,近年陸續進入臨床試驗階段的公司也越來越多。不過,科學家仍然在尋找比CRISPR/Cas9更好的基因編輯工具,因為CRISPR系統必須有效率地傳送到患者的細胞才能發揮作用,但大多數的Cas9蛋白過大,難以放入常用的基因療法載體,例如腺相關病毒(AAV)。
 
在這項研究中,研究團隊利用冷凍電子顯微鏡,分析細菌轉位子系統衍生的IscB-ωRNA分子,並捕捉它在不同構型狀態下的模樣,以及是否能和Cas9蛋白執行相同的功能。
 
在原子級的高解析度下,研究團隊證明IscB-ωRNA的組合,也能以類似Cas9的方式,在指定的DNA序列位置剪斷目標DNA,但是有著更小的體積,因此IscB可以說是取代Cas9的解方之一。
 
研究團隊表示,IscB的尺寸比Cas9蛋白還要小一半以上,但也能執行DNA編輯,此外,他們還發現能夠透過工程技術,在不影響IscB的活性下,移除了55個胺基酸,更進一步縮小IscB的體積,但團隊們相信還有辦法把IscB縮得更小。
 
不過,研究團隊也表示,以IscB-ωRNA取代Cas9蛋白還面臨一些困難,其中一個就是:IscB-ωRNA雖然在試管中極具活性,但在人類細胞中編輯DNA的效率卻會下降,他們希望之後可以利用分子結構,釐清它在人類細胞中效率下降的原因。
 
此研究通訊作者、康乃爾大學工藝及科學院分子生物學暨遺傳學教授Ailong Ke表示,大多數的Cas9蛋白對病毒載體來說太大了。如果Cas9也能裝到AAV之類的常用基因載體、確保能夠成功傳送,科學家就能專注在研究基因編輯的效率,而不用擔心基因編輯系統傳送的問題。
 
參考資料:
https://news.cornell.edu/stories/2022/05/discovery-offers-starting-point-better-gene-editing-tools
 
(編譯 / 吳培安)