陳根：從CRISPR到CasMINI，基因編輯系統不斷前進_風聞

文|陳根

CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）是原核生物基因組內的一段重複序列，是生命進化歷史上，細菌和病毒進行鬥爭產生的免疫武器。該技術於20世紀90年代初被發現，此後迅速成為人類生物學和微生物學十分流行的基因編輯工具。

**CRISPR的突破性進展，很大一部分歸功於一種名叫Cas9的特殊編程酶。工程編輯系統利用這種酶，能發現、切除並取代DNA的特定部分。**從改變老鼠皮毛的顏色，到設計不傳播瘧疾的蚊子和抗蟲害作物，再到修正鐮狀細胞性貧血等各類遺傳疾病等，這種技術的影響極其深遠。

雖然CRISPR有許多優點，但在人類癌細胞系列中，其可能產生大量“誤傷目標”，尤其是對不希望改變的基因做修改。而且它們尺寸往往較大，不容易直接送入活的生物體、細胞和組織內。

為此，來自斯坦福的研究人員開發了一個體積更小的基因編輯系統，命名為CasMINI。傳統的CRISPR系統，如使用1000個氨基酸的Cas9，以及使用1500個氨基酸的Cas12a；相比之下，CasMINI只有529個氨基酸，但二者編輯遺傳密碼的效力卻難分伯仲**。**

為了創建更精緻的系統，研究人員從CRISPR蛋白Cas12f開始，使它從一開始就比其他系統小。Cas12f也被稱為Cas14，選擇這種蛋白質是因為它包含400到700個氨基酸。但使用Cas12f的一個挑戰是——它源自一個單細胞生物，並不適合在人類細胞中使用。

為了讓它在人體中發揮作用，研究人員在蛋白質中使用了大約40個突變，使它能夠繞過一個限制，該限制使蛋白質難以在細胞內找到其目標。最終，研究人員找到****一種能夠通過激活其基因組中的綠色熒光蛋白使人類細胞變綠的工作變體，從而改善該蛋白的性能。

由於CasMINI尺寸較小，更容易直接進入人類細胞。未來，其有望成為治療各種疾病的工具，比如導致器官退化和遺傳性疾病的疾病。