基因编辑工具箱里还有更多“瑞士军刀”

根据最近发表在《分子细胞》杂志上的一项研究，一种被称为CasMINI的紧凑高效的CRISPR-Cas系统可以广泛应用于细胞工程和基因治疗，因为它更容易进入细胞。

斯坦福大学生物工程助理教授齐磊说，这是CRISPR基因组工程应用的关键一步。“据我们所知，作为一种基因组编辑技术，这是目前为止最小的CRISPR。如果把Cas9当成分子剪刀，那么我们就创造了一把多功能的瑞士军刀。”

CRISPR-Cas系统为开发各种遗传性疾病的基因治疗提供了机会，但其体积过大，对细胞、组织或生物体的递送会受到限制，从而阻碍了其临床应用。因此，有必要设计一个更高效、更紧凑的Cas系统。

一种可能的解决方案是Cas12f F .这种蛋白质在400到700个氨基酸之间，其大小不到CRISPR系统(如Cas9或Cas12a)的一半。"近年来，已经发现了数千个CRISPR . "齐磊解释说，“然而，超过99.9%的已发现CRISPR不能在人类细胞中发挥作用，这限制了它们作为基因组编辑技术的应用。”

在这项新的研究中，齐磊和他的团队将核糖核酸和蛋白质工程应用于Cas12f系统，为哺乳动物基因组工程生成了一个高效的微型Cas系统。Cas12f天然来源于古细菌(单细胞生物)，这意味着它不适合哺乳动物细胞，更不适合人类细胞或身体。然而，通过优化单向导RNA设计和进行几轮迭代的蛋白质工程和筛选，研究人员最终生成了名为CasMINI的Cas12f变体。

工程化Cas12f蛋白变体与工程化单向RNA结合显示出有效的基因调控和编辑活性。CasMINI可以驱动与Cas12a相关的高水平基因活性，并允许稳健的碱基编辑和基因编辑。此外，它具有高度特异性，不会产生可检测的靶外效应。

工程化的CasMINI分子只有529个氨基酸大小。这种小尺寸使其适合广泛的治疗。此外，CasMINI mRNA可以很容易地包装成脂质纳米粒或其他RNA递送方式，这有可能增强其进入细胞的能力。

“微型CasMINI的可及性使新的应用成为可能，从体外应用(如设计更好的肿瘤杀伤淋巴细胞或重新编程干细胞)到体内基因治疗(治疗眼睛、肌肉或肝脏的遗传疾病)。”齐磊说，“这将是一种治疗遗传疾病、治愈癌症和逆转器官退化的方法。”

与锌指酶等前几代基因编辑工具相比，CRISPR系统以其低成本、简单易用的特点，成为该领域无数研究者手中的高效工具。尽管如此，CRISPR系统并不完美，所以还在升级完善中。只是最近才有很多好消息的报道：比如目前为止已经开发出了最小的CRISPR，围绕CRISPR系统的RNA递送平台也已经开发出来。这些研究进展都将使“基因剪刀”CRISPR越来越强大。