Science 刊文 「基因魔剪」有望更快更准

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不到十年，CRISPR-Cas9就已經徹底改變了生物學研究——它讓更正或修改任何DNA序列成為可能。這把「基因魔剪」也使遺傳病有了治癒和預防的希望。

既然比作一把「剪刀」，當然是越快越好使。而瑞典Uppsala大學的這項最新研究結果，正好可以提高「基因魔剪」的性能，讓它使用起來更快、更可靠。

測量基因魔剪找到靶序列要多久

「基因魔剪」CRISPR-Cas9如何起作用 圖片來源網路

Cas9令人興奮的地方是這個分子可以加入人工的基因編碼，然後它會在基因組中尋找這個人工編碼的相應序列。

大多數搜索DNA密碼的蛋白質只能通過檢測DNA雙螺旋的外部結構來識別一個特定的序列。但Cas9可以搜索任意的代碼，在正確的地方它需要打開DNA雙螺旋結構和將序列和人工編碼進行比較。這項研究的負責人Johan Elf說：「令人難以置信的是，它可以在不使用任何能量的情況下搜索整個基因組。」

研究人員已經開發了兩個新的方法來測量Cas9需要多久找到它的靶序列。第一種方法表明，它搜索整個細菌基因組（即通過四百萬個鹼基對），需要六小時。這個結果也可以通過第二種獨立技術加以驗證。研究人員通過測量實時Cas9分子標記，所發現的時間也是符合的：Cas9測試每一個位置至少要30毫秒。

這個過程有望加快

Johan Elf說：「結果表明， Cas9為其靈活性付出的代價是時間。為了更快地找到目標、用更多的Cas9分子尋找同樣的DNA序列是必要的」。

為了在一個合理的時間內讓Cas9找到正確的序列，可以提高它的濃度。但這會造成細胞中的嚴重問題，由於搜索過程的機理現在已經被理解，找到了關於系統如何改進的重要線索。通過犧牲Cas9的一部分靈活性，這將有可能設計出醫學上可用的基因魔剪，足夠編輯各種基因的同時，速度更快。

Elf指出該結果為研究人員們提供了如何實現這種解決方案的線索，其關鍵是在於 「PAM序列」，這個序列確定在何處以及Cas9打開DNA雙螺旋有多頻繁。如果讓基因魔剪不需要多次打開螺旋以找到目標，不僅速度會更快，還能減少副作用的風險。

參考資料

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