基因魔剪2.0版-CRISRP-Cas14：大大提高基因編輯效率，有望實現精準診斷！

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作者：Paris

導語

昨日，Mammoth Biosciences公司獲得加州伯克利分校授權的一種新型CRISPR酶--Cas14蛋白，可靶向單鏈DNA、RNA以及雙鏈DNA，為研發基於CRISPR系統進行疾病診斷的「工具箱」中又增添的一款新工具。

CRISPR/Cas系統是在大多數細菌（40%）和古細菌（90%）中發現的一種天然免疫系統，可用來對抗入侵的病毒及外源DNA。 Cas（CRISPR-associated genes）為CRISPR相關基因。簡單來說CRISPR/Cas系統類似於哺乳動物的獲得性免疫系統。

CRISPR技術用於改變DNA序列和修飾基因功能， 其被開發成基因編輯工具已經被廣泛的運用於幾乎所有細胞和物種基因編輯。

Cas9是革命性基因編輯工具CRISPR-Cas9中的一個發揮作用的蛋白組分。CRISPR/Cas9是一種核酸酶，能夠像一把剪刀那樣在特定位點上切割兩條DNA鏈以便添加、移除或修復DNA片段。但是，CRISPR/Cas9不是100％準確，可能會切割脫靶位點，從而導致不想要的結果。

不僅如此，該系統還需要「前間隔序列鄰近基序（PAM）序列」來識別DNA上的特定目標以進行切割。如果沒有該序列，CRISPR則不會進行編輯。

對於分子診斷學而言，最重要的便是能夠靶向雙鏈DNA、單鏈DNA和RNA。Cas12非常擅長識別雙鏈DNA，Cas13非常擅長識別單鏈RNA，如今Cas14使得靶向識別系統更加完善，因為Cas14非常擅長識別單鏈DNA。

Mammoth Biosciences公司意圖通過從加州大學伯克利分校獲得新型CRISPR酶Cas14的使用許可來豐富其「CRISPR工具箱」。該公司的創始人認為,將Cas14添加到CRISRP「工具箱」中可使公司能同時做到靶向單鏈DNA, 雙鏈DNA和單鏈RNA。

Cas14蛋白可與附著在單鏈DNA片段上的熒游標記物組合使用。當Cas14與它的靶DNA序列（一種癌基因或傳染性細菌中的一種基因）結合併開始切割DNA時，它也會切割與這種熒游標記物連接在一起的單鏈DNA片段，從而產生熒光信號。

Trevor Martin博士表示：「我們需要不同的生物標誌物來診斷不同的疾病。例如如果你想要發現患上特定癌症的風險，那麼你可能需要搜索特定雙鏈DNA序列。而如果你想觀察對特定病原體的免疫反應，那麼你可能需要尋找特定RNA序列。你甚至可能需要診斷DNA病毒感染，在這種情況下，你可能需要找尋單鏈DNA序列。」 Cas14的發現讓尋找單鏈DNA序列成為可能。

根據伯克利團隊的一項研究，Cas14的目標是單鏈DNA，沒有2級序列限制。馬丁表示，」與在麻省理工學院發現的新Cas9變種一樣，Cas14也不需要PAM來靶向序列。「此外，因為Cas14不需要PAM，但仍然對其目標區域中間的錯配高度敏感，Cas14特別適合於序列檢測。研究人員指出，Cas14能夠很好地區分單核苷酸多態性，如負責眼睛顏色的人類HERC2的變體。

基於以上發現，它更有可能改善目前正在開發的用於快速診斷傳染病、基因突變和癌症的CRISPR診斷系統。

目前，Mammoth Biosciences公司正在構建其診斷系統。基於CRISPR的工具可以適用於各種情況，從醫院實驗室大容量篩查到即時診斷。著眼於未來，Cas14協同其他的分子生物學工具，將使生物化學家能夠利用Cas蛋白質的固有模塊性來完善和最大限度地發揮其生物技術效用。

參考資料：

https://www.fiercebiotech.com/research/new-enzyme-boosts-crispr-toolbox-for-disease-detection

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