許多的實(shí)驗(yàn)室都在利用近期發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)菌和古細(xì)菌天然防御機(jī)制作為基因組編輯工具。與真核生物的RNA干擾過程相似，這一CRISPR-Cas系統(tǒng)通過序列特異性切割外源核酸，保護(hù)了原核生物免受病毒攻擊。而CRISPR-Cas系統(tǒng)有可能發(fā)生非特異性靶向，導(dǎo)致基因組別處突變，也引起了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。

在發(fā)表于8月1日《自然生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）雜志上的一項(xiàng)新研究中，哈佛醫(yī)學(xué)院的George Church及同事們比較了CRISPR-Cas系統(tǒng)，與以轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)子（transcription activator like effectors，TALEs）為基礎(chǔ)的另一種基因表編輯工具在人類細(xì)胞中的靶向特異性。重要的是，Church研究小組還提出了一種新方法減少了利用CRISPR-Cas時(shí)的潛在脫靶效應(yīng)。

CRISPR-Cas系統(tǒng)是通過將短鏈外源遺傳物質(zhì)整合到宿主基因組中來發(fā)揮作用的。這些序列被轉(zhuǎn)錄并加工成小RNAs，隨后小RNAs可與Cas蛋白復(fù)合物一起結(jié)合與小RNA序列相匹配的外源DNA或RNA，從而導(dǎo)致入侵核酸遭到序列特異性地切割和破壞。

在新研究中，Church和他的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，TAL效應(yīng)子容許靶序列1-2個(gè)堿基對(duì)錯(cuò)配；由單導(dǎo)向RNA（single-guide RNA）和Cas9蛋白構(gòu)成的復(fù)合物能夠容許1-3個(gè)堿基對(duì)錯(cuò)配。“這不是一個(gè)大問題，但它卻可能會(huì)導(dǎo)致一些脫靶效應(yīng)，”洛克菲勒大學(xué)CRISPR干擾專家Luciano Marraffini說。

為了解決這一問題，Church研究小組生成了一系列的Cas9突變體，這些Cas9突變體沒有生成雙鏈斷裂，而是引入了偏移缺口，每個(gè)缺口只影響一條DNA鏈。盡管這一策略實(shí)質(zhì)上造成了雙鏈斷裂，它通常不會(huì)導(dǎo)致非同源末端連接（雙鏈斷裂的一種細(xì)胞修復(fù)機(jī)制）引起的插入或刪除。因此，這種方法可能會(huì)減少脫靶效應(yīng)。

利用核酸酶系統(tǒng)重新構(gòu)建基因組并非全新的研究。研究人員過去也曾為了減少脫靶效應(yīng)，而制造出了另一種基于鋅指核酸酶的基因組編輯工具。今年早些時(shí)候，Marraffini和他的合作者們報(bào)告稱，可將Cas9轉(zhuǎn)換為一種切口酶，減少與DNA修復(fù)機(jī)制相關(guān)的脫靶突變。

然而，Church的方法是否確實(shí)能減少脫靶效應(yīng)仍有待證明。Sangamo BioSciences公司首席科學(xué)官Philip Gregor 說：“Church朝著解決這一問題邁出了第一步。但本文沒有對(duì)這一切口誘導(dǎo)雙鏈DNA切割方法的特異性進(jìn)行評(píng)估。解決這一特異性問題非常的重要?！?SPAN lang=EN-US>

Sangamo公司當(dāng)前正在開展臨床試驗(yàn)，評(píng)估用鋅指核酸酶來治療HIV/AIDs。盡管Church指出相比于鋅指核酸酶和TAL效應(yīng)子，CRISPR-Cas系統(tǒng)要容易100-1000倍，但Gregory仍有所懷疑?！爸辽僖运?dāng)前的形式，CRISPR-Cas9系統(tǒng)極易發(fā)生重要的脫靶活性，其可能超過期望目標(biāo)位點(diǎn)的切割水平，”Gregory說。

盡管存在這些擔(dān)憂，Church的研究還是讓科學(xué)團(tuán)體產(chǎn)生了一些樂觀的看法?！暗侥壳盀橹挂呀?jīng)證實(shí)CRISPR-Cas9具有較差的基因組編輯特異性，盡管高效，它走向了垃圾場(chǎng)。這一雙切口方法及時(shí)地停住了垃圾車?！?SPAN lang=EN-US>