David Liu（Credit: Martin Adolfsson）

       自2012年被证实具有基因组编辑功能以来，CRISPR/Cas9已经成为深受实验室喜欢的工具，并在纠正致病突变、寻找癌症免疫疗法的必需基因、解决器官异种移植关键难题等领域创造了多个突破和成果。但是该技术仍然存在一些局限性，例如“编辑范围有限”、“脱靶效应”等。

       很多研究团队一直试图优化这一工具。哈佛大学/Broad研究所的化学生物学家David R. Liu就是其中一员。2月28日，其团队在《Nature》期刊在线发表了题为“Evolved Cas9 variants with broad PAM compatibility and high DNA specificity”的文章。他们研发出一种Cas9酶的变体，是基础版酿脓链球菌Cas9酶（SpCas9）的“升级版”。

       doi:10.1038/nature26155

       David R. Liu将其命名为“xCas9”，并证实其在基因编辑时更灵活、更精确——可以靶向更多的基因位点，并减少“错误编辑”的风险。

       CRISPR系统的关键在于Cas9酶在引导RNA（gRNA）的指引下负责切割特定的DNA序列。其中，spCas9的识别依赖于特定的PAM序列（位于编辑位点附近），该序列的一个末端是由特定的三碱基排列组成的。这种排列简称为N，由组成DNA的任一种碱基（A、G、C、T）再加上2个鸟嘌呤（G）组成。反观人类基因组，只有1/16的区域含有此类PAM序列（NGG）。这无疑限制了基因编辑的范围。

       The genome editor CRISPR cuts DNA with help from a guide RNA (green and red) and a Cas9 enzyme (outline) that latches onto a three-base sequence (yellow). KC ROEYER/UNIVERSITY OF CALIFORNIA, BERKELEY

       为了打破这一局限，David R. Liu实验室尝试改造，使其能够在多种PAM序列旁进行切割。通过phage-assisted continuous evolution（PACE）方法，最终他们获得了xCas9——其可以广泛识别多种PAM序列，包括NG、GAA和GAT，编辑范围至少增加了4倍，可以靶向编辑基因组的1/4区域。

       研究团队对xCas9进行多种测试，验证其与“base editors”工具结合时置换单个剪辑的能力。让他们惊喜的是，相比于Cas9，xCas9错误编辑的概率降低了。

       David R. Liu强调，对于xCas9酶的潜能，依然需要时间验证。他和团队目前只测试了几十个位点，相比于xCas9成千上万的目标只是“冰山一角”。“我并不能确定，xCas9一定优于spCas9。所以我希望更多的人来检测它，因为我想知道答案。” David R. Liu表示道。

       参考资料：

       Upgrade makes genome editor CRISPR more muscular, precise

       Powerful enzyme could make CRISPR gene-editing more versatile

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