基因魔剪2.0版--CRISRP-Cas14:大大提高基因编辑效率，有望实现精准诊断！

昨日，Mammoth Biosciences公司获得加州伯克利分校授权的一种新型CRISPR酶--Cas14蛋白，可靶向单链DNA、RNA以及双链DNA，为研发基于CRISPR系统进行疾病诊断的“工具箱”中又增添的一款新工具。

CRISPR/Cas系统是在大多数细菌（40%）和古细菌（90%）中发现的一种天然免疫系统，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA。 Cas（CRISPR-associated genes）为CRISPR相关基因。简单来说CRISPR/Cas系统类似于哺乳动物的获得性免疫系统。

CRISPR技术用于改变DNA序列和修饰基因功能， 其被开发成基因编辑工具已经被广泛的运用于几乎所有细胞和物种基因编辑。

Cas9是革命性基因编辑工具CRISPR-Cas9中的一个发挥作用的蛋白组分。CRISPR/Cas9是一种核酸酶，能够像一把剪刀那样在特定位点上切割两条DNA链以便添加、移除或修复DNA片段。但是，CRISPR/Cas9不是100％准确，可能会切割脱靶位点，从而导致不想要的结果。

不仅如此，该系统还需要“前间隔序列邻近基序（PAM）序列”来识别DNA上的特定目标以进行切割。如果没有该序列，CRISPR则不会进行编辑。

对于分子诊断学而言，最重要的便是能够靶向双链DNA、单链DNA和RNA。Cas12非常擅长识别双链DNA，Cas13非常擅长识别单链RNA，如今Cas14使得靶向识别系统更加完善，因为Cas14非常擅长识别单链DNA。

Mammoth Biosciences公司意图通过从加州大学伯克利分校获得新型CRISPR酶Cas14的使用许可来丰富其“CRISPR工具箱”。该公司的创始人认为,将Cas14添加到CRISRP“工具箱”中可使公司能同时做到靶向单链DNA, 双链DNA和单链RNA

Cas14蛋白可与附着在单链DNA片段上的荧光标记物组合使用。当Cas14与它的靶DNA序列（一种癌基因或传染性细菌中的一种基因）结合并开始切割DNA时，它也会切割与这种荧光标记物连接在一起的单链DNA片段，从而产生荧光信号。

Trevor Martin博士表示：“我们需要不同的生物标志物来诊断不同的疾病。例如如果你想要发现患上特定癌症的风险，那么你可能需要搜索特定双链DNA序列。而如果你想观察对特定病原体的免疫反应，那么你可能需要寻找特定RNA序列。你甚至可能需要诊断DNA病毒感染，在这种情况下，你可能需要找寻单链DNA序列。” Cas14的发现让寻找单链DNA序列成为可能。

根据伯克利团队的一项研究，Cas14的目标是单链DNA，没有2级序列限制。马丁表示，”与在麻省理工学院发现的新Cas9变种一样，Cas14也不需要PAM来靶向序列。“此外，因为Cas14不需要PAM，但仍然对其目标区域中间的错配高度敏感，Cas14特别适合于序列检测。研究人员指出，Cas14能够很好地区分单核苷酸多态性，如负责眼睛颜色的人类HERC2的变体。

基于以上发现，它更有可能改善目前正在开发的用于快速诊断传染病、基因突变和癌症的CRISPR诊断系统。

目前，Mammoth Biosciences公司正在构建其诊断系统。基于CRISPR的工具可以适用于各种情况，从医院实验室大容量筛查到即时诊断。着眼于未来，Cas14协同其他的分子生物学工具，将使生物化学家能够利用Cas蛋白质的固有模块性来完善和最大限度地发挥其生物技术效用。

参考资料：

https://www.fiercebiotech.com/research/new-enzyme-boosts-crispr-toolbox-for-disease-detection（转化医学网360zhyx.com）