日前，包括CRISPR基因編輯系統(tǒng)的先驅(qū)之一Jennifer Dounda教授在內(nèi)的加州大學(xué)伯克利分校的研究團(tuán)隊(duì)，在《細(xì)胞》雜志上發(fā)表了一篇科學(xué)論文，在這項(xiàng)研究中，研究人員在CRISPR基因編輯系統(tǒng)使用的“剪刀”Cas9蛋白上裝上了一個(gè)安全開關(guān)，讓它只能在特定組織中才能產(chǎn)生活性。這一安全措施進(jìn)一步增強(qiáng)了CRISPR基因編輯系統(tǒng)的安全性。

CRISPR基因編輯系統(tǒng)自問世以來，在科學(xué)研究和醫(yī)療研發(fā)方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用?；贑RISPR的基因編輯療法也已經(jīng)開始開展臨床試驗(yàn)，用于治療不同類型的遺傳病。然而，人們對CRISPR技術(shù)的疑慮之一是它的脫靶效應(yīng)，因?yàn)镃as9有可能在除了指定位點(diǎn)之外的基因組其它區(qū)域產(chǎn)生基因編輯，這將帶來不可預(yù)估的副作用。因此，增強(qiáng)CRISPR基因編輯系統(tǒng)的特異性是臨床研究的一個(gè)重要方向。

加州大學(xué)伯克利分校的研究團(tuán)隊(duì)采用的方法是使用一種稱為循環(huán)排列（circular permutation）的方法對Cas9的蛋白結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。改造過的Cas9蛋白只有在特定蛋白酶存在的情況下才會被激活，它被命名為蛋白酶感知Cas9（ProCas9）。ProCas9中被植入了一個(gè)特定的多肽鏈，這種多肽鏈只能被存在于癌癥細(xì)胞或者感染性病毒和細(xì)菌中的蛋白酶切割。只有接受切割過的ProCas9才具有活性，從而在特定細(xì)胞中完成基因編輯。

▲ 加州大學(xué)伯克利分校的研究團(tuán)隊(duì)采用的方法是使用一種稱為循環(huán)排列（circular permutation）的方法對Cas9的蛋白結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。(圖片來源：參考資料【1】）

“這為Cas9提供了一層安全保障，讓它們能夠完成精準(zhǔn)切割，”加州大學(xué)伯克利分校的分子細(xì)胞生物學(xué)教授David Savage博士說。

在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)讓ProCas9能夠感知到病毒蛋白酶的存在，從而在受到黃病毒（包括寨卡病毒和西尼羅河病毒）感染的細(xì)胞中產(chǎn)生大量DNA損傷，從而殺死受到感染的宿主細(xì)胞。

“ProCas9可以在多種生物醫(yī)療領(lǐng)域得到應(yīng)用，不但讓我們更好地理解疾病過程，而且讓基于CRISPR-Cas9的基因組編輯系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用更為安全。”這一研究的共同第一作者，格萊斯頓研究所（Gladstone Institute）的Christof Fellmann博士說。

參考資料：

[1] Giving Cas9 an ‘on’ switch for better control of CRISPR gene editing. Retrieved January 12, 2019, from https://news.berkeley.edu/2019/01/10/giving-cas9-an-on-switch-for-better-control-of-crispr-gene-editing/.

[2] Oakes et al., (2019). CRISPR-Cas9 Circular Permutants as Programmable Scaffolds for Genome Modification. Cell, https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.11.052