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能使基因編輯失效的開關:防止研究失控的最后防線

作者:   文章來源:新浪科技    發表時間:2017-01-10    點擊量:



 

  近年來,科學家和普通民眾都對基因編輯技術愈發重視,一些人擔心它可能會引發意想不到的后果,甚至被用來制造生物武器。近日,加州大學舊金山分校的研究人員發現了一組能夠使基因編輯工具CRISPR-Cas9系統失效的蛋白質,或許能避免上述后果的發生。

  CRISPR-Cas9系統用途多種多樣。人們希望能用它來治療基因疾病。它的基礎是一種名叫SpyCas9的蛋白質,可以將目標DNA“剪切”下來。為了找到將其“關閉”的“開關”,研究人員對CRISPR-Cas9系統的研發過程展開了分析。

  “正如CRISPR技術從細菌天生的抗病毒系統發展而來一樣,我們也能對病毒用來對抗CRISPR系統的蛋白質加以利用。”加州大學舊金山分校微生物學與免疫學院的約瑟夫·邦迪·德諾米實驗室的博士后研究員本杰明·勞奇指出。

  研究人員試圖在該系統中找到“自我靶向”的證據——一些病毒會悄悄越過Cas9蛋白設置的屏障,將自己的基因插入細菌基因組中。研究人員提出假設稱,這些病毒一定開發出了某種‘CRISPR系統抑制劑’。否則,Cas9蛋白為了殺死病毒,便會將探測到入侵者的基因組整個切除。

  “Cas9蛋白并不聰明。”約瑟夫·邦迪·德諾米說道。“如果程序要求它這么做的話,它們就會毫不猶豫地把自己的DNA切掉。因此,我們希望能找到這樣的基因鏈。既然這些細胞沒有自我毀滅,就說明整個CRISPR系統沒有被激活。”

  研究人員分析了近300條李斯特菌基因鏈,結果發現約3%的基因鏈中存在這一現象。而在進一步調查之后,他們發現了四種截然不同的抗CRISPR蛋白,能夠阻斷李斯特菌中Cas9蛋白的活動這與SpyCas9,蛋白十分類似。

  研究人員在另外一系列實驗中發現,四種抗CRISPR蛋白中的兩種(分別名為AcrIIA2和AcrIIA4)在其它細菌中、以及在被編輯過的人類細胞中,能夠將目標瞄準特定基因,從而使SpyCas9蛋白失效,實驗結果說明這些蛋白質能夠“有效抑制”得到了廣泛運用的CRISPR-Cas9基因編輯系統。“我們接下來要證明,這些抑制劑能夠真正提高編輯人體細胞基因時的精確度。我們還希望弄明白,這些抑制劑蛋白究竟是如何使Cas9蛋白的基因靶向能力失效的,并在其它細菌中繼續尋找其它更有效的CRISPR系統抑制劑。”研究人員稱,找到SpyCas9蛋白的“關閉開關”能夠大大提高CRISPR技術的安全性和精確度,避免對目標之外的基因進行錯誤修改。該系統在目標細胞中生效的時間越長,就越可能出現這樣的后果。
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