能够将基因组编辑工具CRISPR / Cas9包装成一个针对大量组织的递送系统是分子生物学家的目标。目前，基因组工程中心的科学家，与ToolGen和首尔国立大学合作，已经设计了最小的CRISPR / Cas9递送系统，通过腺相关病毒将其递送到肌肉细胞和眼睛，并用它来编辑引起失明的基因。新Cas9酶，预期成为对抗常见和不可排除的疾病靶标的有用的治疗工具，其源自空肠弯曲杆菌，空肠弯曲杆菌是导致食物中毒的常见原因。

这项研究发现最近在Nature Communications上的一篇题为“InVivo Genome Editing with a Small Cas9 Orthologue Derived from Campylobacter jejuni”的文章中公开。

CRISPR / Cas9系统在分子生物学领域激发了众分子生物学家的想象力，是许多疾病分子治疗方案的真正来源。该技术是一种创新，便宜以及精确的基因编辑技术。CRISPR / Cas9工作时作为一对分子剪刀在目标基因上按照RNA指示的精确位置进行切割。然而，CRISPR / Cas9复合物到达其靶DNA，其必须通过质粒或病毒递送。

IBS基因组工程中心主任兼联合高级研究调查员Jin-Soo Kim博士解释说：“AAV是一种能够在体内表达特定携带基因的有效且安全的载体。”。

Cas9酶被几种细菌用作免疫武器，用来切割可能损害细菌的病毒DNA。最常见的CRISPR / Cas9技术使用来自化脓性链球菌的Cas9。然而，这个蛋白质由1368个氨基酸组成，由于分子量太大而不能被AAV递送包装。即使科学家把它分成两部分，每部分用不同的病毒包装，其他的问题也会出现。AAV需要递送双倍量的病毒，并且分裂的Cas9比完整的SpCas9活性低。多年来，研究人员已经发现了较小分子量的Cas9酶，例如来自金黄色葡萄球菌（1053个氨基酸）的酶。然而，虽然这个酶可以被AAV传递，但是它没有留下足够的空间以容纳其他必需蛋白。

在目前的研究中，研究小组发现，空肠弯曲杆菌的Cas9既有效分子量又小。其由984个氨基酸组成，它可以与多个导向RNA，以及荧光报告蛋白一起打包到AAV被传递。

文章作者写道：“目前最小的Cas9，来自空肠弯曲杆菌（CjCas9），可以在体内进行有效的基因组编辑。在确定间隔相邻基序（PAM）序列并优化单导向RNA（sgRNA）长度后，我们将CjCas9基因，其sgRNA序列和标记基因一同打包在AAV载体中并以高滴度产生所得病毒。 CjCas9是高度特异性的，仅切割人或小鼠基因组中有限位点。

为了使用细菌蛋白进行基因编辑，研究者不得不优化该技术的一些方面。他们设计了一个短的DNA序列，紧接着Cas9靶向的序列，称为间隔基序相邻基序（PAM）。每个不同的Cas9需要特定的PAM序列，否则将不能结合和切割靶DNA序列。此外，他们不得不修改导向RNA的长度。

一旦他们的修改完成，研究人员将新的CRISPR / Cas9复合物与两个导向RNA和荧光报告蛋白一起包装到AAV中，以在小鼠肌肉和眼睛中编辑基因。科学家将注意力集中在与年龄相关性黄斑变性（AMD）相关的两个基因，这两个基因是成年人失明的主要原因之一。一个基因是AMD的常见治疗靶标，称为血管内皮生长因子A（Vegfa），另一个是激活Vegfa转录的转录因子，其被称为Hif1a。

 “CjCas9通过AAV递送，在小鼠肌肉细胞或视网膜色素上皮（RPE）细胞中高频率诱导靶向突变，”作者指出。“此外，CjCas9靶向RPE细胞中的Vegfa或Hif1a基因，减少了激光诱导的脉络膜新血管形成的大小，表明用CjCas9进行体内基因组编辑是治疗年龄相关性黄斑变性的新选择。

Kim博士指出：“眼内注射AAV包装的CRISPR / CjCas9可有益于治疗各种视网膜疾病和全身性疾病。CjCas9是高度特异性的，并且不引起基因组中的脱靶突变。”

Hif1a基因靶序列在小鼠和人中都是相同的，从而本研究中提出的方法将来可用于治疗人类患者的AMD。CRISPR / CjCas9技术可以拓宽治疗靶点的范围，可能使整个人类基因组药物化。（转化医学网360zhyx.com）

Smallest CRISPR So Far Comes from Food Poisoning Bacteria