在發(fā)表于《細(xì)胞》（Cell）雜志上的一項(xiàng)研究中，哈佛-麻省理工Broad研究的張鋒（Feng Zhang）及其同事們報(bào)告稱發(fā)現(xiàn)了一種不同的CRISPR系統(tǒng)，其有潛力實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、更精確的基因組工程操作。他們描述了這一新系統(tǒng)一些出乎意外的生物學(xué)特征，證實(shí)可以操控它來(lái)編輯人類細(xì)胞基因組。

人類基因組計(jì)劃的主要領(lǐng)導(dǎo)者之一、Broad研究所所長(zhǎng)Eric Lander說(shuō)：“這一系統(tǒng)有著巨大的潛力推動(dòng)遺傳工程。這篇論文不僅揭示了從前未知的一種CRISPR系統(tǒng)的功能，還證實(shí)了可以利用Cpf1完成人類基因組編輯，其具有一些非凡和強(qiáng)大的特性。這一Cpf1系統(tǒng)代表了新一代的基因編輯技術(shù)。”

CRISPR序列是在1987年第一次被描述出來(lái)，在2010年和2011年它們的自然生物學(xué)功能初步被確定。2013年張鋒及哈佛醫(yī)學(xué)院的George Church各自第一次報(bào)道了，將CRISPR-Cas9系統(tǒng)應(yīng)用于哺乳動(dòng)物基因組編輯。

在這篇新文章中，張鋒和合作者們?cè)诓煌愋偷募?xì)菌中搜尋了成百上千種的CRISPR系統(tǒng)，尋找具有一些有用的特性，可改造用于人類細(xì)胞的酶。來(lái)自氨基酸球菌屬（Acidaminococcus）和毛螺菌科（Lachnospiraceae）的Cpf1酶成為了兩個(gè)有前景的候選物，張鋒和同事們隨后證實(shí)了其可以靶向人類細(xì)胞的基因組位點(diǎn)。

張鋒說(shuō)：“發(fā)現(xiàn)了可以利用來(lái)推動(dòng)研究和人類健康的、完全不同的CRISPR酶，我們感到激動(dòng)萬(wàn)分。”

這一新發(fā)現(xiàn)的Cpf1系統(tǒng)有幾個(gè)重要的方面不同于以往描述的Cas9，對(duì)于研究和治療及商業(yè)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)均具有重要的意義：

首先：在它的自然形態(tài)下，DNA切割酶Cas9與兩條小RNAs形成了一種復(fù)合物，兩條RNAs均是獲得切割活性的必要條件。Cpf1系統(tǒng)更簡(jiǎn)單一些，它只需要一條RNA。Cpf1酶也比標(biāo)準(zhǔn)SpCas9要小，使得它更易于傳送至細(xì)胞和組織內(nèi)。

第二：且有可能最重要的是，Cpf1以一種不同于Cas9的方式切割DNA。當(dāng)Cas9復(fù)合物切割DNA時(shí)，它切割的是同一位點(diǎn)的兩條鏈，留下的“平端”（blunt ends）在重新連接時(shí)往往會(huì)發(fā)生突變。采用Cpf1復(fù)合物生成的兩條鏈切口是偏移的，在裸露端留下了短懸端（overhang）。這預(yù)計(jì)有助于精確插入，使得研究人員能夠更有效及精確地整合一段DNA。

第三：Cpf1切口遠(yuǎn)離識(shí)別位點(diǎn)，這意味著即便在切割位點(diǎn)靶基因突變，仍然可以進(jìn)行再度切割，提供了多次機(jī)會(huì)來(lái)校正編輯。

第四：Cpf1系統(tǒng)為選擇靶位點(diǎn)提供了新的靈活性。像Cas9一樣，Cpf1復(fù)合物必須首選附著PAM,短序列，選擇的靶點(diǎn)靠近自然存在的PAM序列。Cpf1系統(tǒng)識(shí)別的PAM序列與Cas9截然不同。這在靶向某些基因組如瘧原蟲(chóng)及人類基因組時(shí)可能是個(gè)優(yōu)勢(shì)。

Broad研究所成員Levi Garraway（未參與該研究）說(shuō)：“Cpf1這些意外的特性及更精確的編輯為各種應(yīng)用，包括癌癥研究打開(kāi)了大門。”

張鋒、Broad研究所和麻省理工學(xué)院打算廣泛分享這一Cpf1系統(tǒng)。與較早期的Cas9工具一樣，這些研究團(tuán)體將通過(guò)張鋒實(shí)驗(yàn)室質(zhì)粒共享網(wǎng)站Addgene，免費(fèi)提供這一技術(shù)用于學(xué)術(shù)研究。通過(guò)Addgene張鋒實(shí)驗(yàn)室已與全球各地的研究者共享Cas9試劑達(dá)23,000多次以推動(dòng)加速研究。張鋒實(shí)驗(yàn)室還提供了免費(fèi)的在線工具和資源，研究人員可通過(guò)網(wǎng)站http://www.genome-engineering.org獲取。

Broad研究所和麻省理工學(xué)院計(jì)劃提供非專屬授權(quán)推動(dòng)工具商業(yè)化，使得服務(wù)提供商能夠?qū)⑦@種酶添加到他們的CRISPR管道和服務(wù)中，進(jìn)一步確保提供這種新酶用于研究中。這些研究團(tuán)體還計(jì)劃提供授權(quán)，以最好地支持快速及安全地開(kāi)發(fā)合適及重要的臨床應(yīng)用。張鋒說(shuō)：“我們正致力實(shí)現(xiàn)可廣泛獲取CRISPR-Cpf1技術(shù)。”

“我們的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出一些可以加速研究，最終促成一些新治療應(yīng)用的工具，我們看到將來(lái)會(huì)有更多，甚至超越Cpf1和Cas9的成果，或許可以改變其他一些酶的用途來(lái)進(jìn)一步推動(dòng)基因組編輯。”