“DNA碎紙機”技術在人類細胞中發揮功能，作用於DNA產生大片段缺失。

　　在過去的六年裏，一種叫做CRISPR-Cas9的基因編輯工具改變了基因研究，它使科學家們能夠在精確的位置剪切和編輯DNA。但有時科學家們需要比基因剪刀更多的功能。近日，一個國際合作團隊推出了一種基於CRISPR的新工具，它更像是一臺碎紙機，能夠通過可編程的目標清除人體細胞中的長鏈DNA。相關論文發表在《分子細胞》雜誌上，密歇根大學和康奈爾大學也已經爲這種新工具申請了聯合專利。

　　研究人員在論文中描述了他們如何成功地讓一種名爲I型CRISPR-Cas3的系統首次在人類細胞中充當長鏈DNA編輯工具。由此產生的工具提供了一種方法來定位和刪除長片段的DNA，這是目前的Cas9做不到的。這種能力可以用於基因研究，瞭解疾病的基礎——也可能用於治療與長鏈DNA相關的疾病。

　　領導這項研究的密歇根大學科學家Yan Zheng博士解釋說，新工具使用的CRISPR系統與廣泛使用的Cas9系統不同。它們都是從細菌那裏借來的，而細菌的正常功能是發現並清除入侵的DNA。

　　新工具使用的是I型CRISPR，這在細菌中比包括Cas9的II型CRISPR更常見。I型CRISPR從未在真核細胞中使用過，它使用一種被稱爲Cascade的核蛋白複合物來尋找目標，使用一種被稱爲Cas3的酶來分解DNA。

　　Zhang將Cascade-cas3系統稱爲“帶馬達的DNA碎紙機”，因爲它可以沿着DNA基因組移動一段距離，一邊移動一邊分解遺傳物質。“Cas9是一個分子剪刀，你想去哪裏它就去哪裏，剪斷一次DNA，但是Cas3可以到達你想要它去的地方，沿着染色體傳播，並使一系列長達10k鹼基的缺失序列變長。這可能使其成爲一個強大的篩選工具，以確定哪些大面積的DNA對某種特定疾病最重要。”Zhang說。

　　當科學家們研究不包含特定蛋白質編碼的“非編碼”長鏈DNA時，這個工具可能特別有用；“DNA碎紙機”技術可以讓他們破壞長鏈DNA序列，看看會發生什麼。

　　此外，Cas3在染色體上長距離傳播的能力是目前任何Cas9技術都無法實現的。因此，Cas3的“核酸酶死亡（nuclease dead）”版本可以沿着DNA傳播，但缺乏碎紙機功能，這可能爲大片段表觀基因組工程提供一個強大的傳遞平臺。

　　Ke還在論文中指出，由於告訴“碎紙機”去哪裏的引導RNA序列比CRISPR-Cas9系統中使用的序列更長，而且目標搜索和DNA降解是兩個分離的步驟，因此新方法可能更容易控制，不太可能在不需要的地方做出錯誤的刪減。

　　Zhang推測，這種新工具及其衍生物可能對治療有用，儘管這可能還需要幾年的時間。

　　目前，已經有一些基於CRISPR-Cas9的方法被用於治療，其中包括對兩名中國嬰兒胚胎細胞的HIV受體基因進行的編輯，但這是存在爭議的，由此也引發了CRISPR-Cas9在人類患者正常DNA區域進行意外編輯的擔憂。進一步的工作需要研究“DNA碎紙機”技術是否能避免這個問題。

　　科界原創

　　編譯：花花

　　審稿：alone