代表普片dCas9系统（顶部）与Cascade系统（底部）的组件的插图：Gersbach Lab
2类CRISPR–Cas体系，比喻Cas9与Cas12，已被普遍用于靶向真核基因组中的DNA序列。然则，代表天然界中全部CRISPR体系90％的1类CRISPR-Cas细碎在基因组工程应用中仍未开发。杜克大学(Duke University)的生物医学项目师利用从前未被探寻的CRISPR武艺，精确地调控和编辑人类细胞中的基因组。颠末这种新办法，钻研人员指望能极大地扩充基于CRISPR的生物医学工程师可用器材，为基因组工程武艺启示一个新的、多样化的前沿。
该项研究颁布在9月23日的《Nature Biotechnology》杂志上。杜克大学鲁尼家属生物医学项目副传授Charles Gersbach与格斯巴赫试验室的博士后研究员Adrian Oliver是该项钻研的领导者。
https://doi.org/10.1038/s41587-019-0235-7
CRISPR-Cas是一种避免零碎，此中细菌利用RNA分子和CRISPR相关（Cas）卵白靶向并破欠佳入侵病毒的DNA。这一情形的发明和份子机制的从新定位引发了一场基因组编纂革命，因为研究职员学会了若何利用这一器材特地针对和编纂人类细胞中的DNA。
CRISPR-Cas9是当今最常用的基因组编纂器械，并被归类为2类CRISPR琐屑。2类零碎在细菌天下中不太常见，但从实践上讲它们更容易于独霸，由于它们仅依赖一种Cas卵白来靶向和切割DNA。
而1类系统也没那么简单，它依靠多种蛋白质在一个喻为Cascade（抗病毒防御的CRISPR关联复合物）的复合物中一起劝化来靶向DNA。结合后，Cascade说合可切割DNA的Cas3卵白。
Gersbach传授说：“从全国上全数细菌的单个CRISPR细碎观测来看，将近90％是1类体系。CRISPR-Cas是生物技艺工具一个难以想象的泉源，然而直到当时，人们仍是只存眷到个中的一小局部。”
为了证明1类系统的坚守，Oliver博士将基因激活剂邻接到了I型大肠杆菌级联复合体的特定位点，并将该体系靶向结合调治基因解释水准的基因发动子。因为她的实验中没有增加Cas3卵白，以是不有切割DNA，也没有扭转根底的DNA序列。履行表明，Cascade激活剂不但可以结合到正确的位点上，行进靶基因的程度，何况其准确性和希奇性可与CRISPR / Cas9相媲美。
Oliver使用来自另一种细菌菌株的I类级联复合物反复了该过程，该菌株在各靶点劝化壮大。另外她还表明，可以将激活域改换为拒却物，从而封闭靶基因。钻研人员再次指出，该办法的准确性与希奇性可与CRISPR / Cas9方法媲美。
Oliver说：“咱们发现Cascade的结构尤为模块化，可以在多个位置毗邻激活物或阻遏物，这是篡改人类细胞基因抒发的必要器材。Cascade的灵活性将使它成为有长进的基因组项目技术手段。”
北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)益生菌研究范畴的著名教授Barrangou对此项研讨给予高度评价：这项工作及其所孕育发生的妙技是北卡罗莱纳州钻研三角的跨学科和跨大学的合作高度创新性与生制造力的绝佳示例。
当前，该团队对他们的钻研以及该领域其他钻研人员的研讨感受达观，此举也将激起科研职员对1类CRISPR琐屑的新研究。Gersbach说：“该项方针目的是索求CRISPR琐细的多样性。在过去的十年中，曾经有不成胜数篇对于CRISPR-Cas9的论文，然则咱们不停在不休学习有关它的新知识。经由这项研究，咱们将这类思惟方式使用到了个中的别的90％。”
到目前为止，该团队已经证实，这些1类体系在准确性和应用方面可与CRISPR-Cas9媲美。对于未来的研究倾向，他们将进一步探寻这些琐细与2类同类细碎之间的差异，以及这些差异若何对生物技能有效运用。
该团队还对研究1类零碎若何应对CRISPR-Cas研究的通常搬弄感乐趣，额外是那些使荫蔽治疗应用繁杂化的题目，好比对Cas蛋明的免疫反馈以及同时使用多品种型的CRISPR完成一致基因组项目依顺的题目。Gersbach说：“我们晓得CRISPR可能对人类安康制造生伟大影响。但是我们仍处于体味若何使用CRISPR，它可以干甚么以及咱们可以使用哪些琐细的劈头阶段。咱们指望这个新东西将为基因组工程的新范畴供应赞成。”
参照原料：
[1] New CRISPR class expands genetic engineering toolbox
[2] Targeted transcriptional modulation with type I CRISPR–Cas systems in human cells
