生物通報(bào)道：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，只需要對(duì)一種強(qiáng)力基因編輯工具作一個(gè)簡(jiǎn)單的改動(dòng)，就能大大提高它的特異性。

在合成蛋白CRISPR-Cas RNA引導(dǎo)性核酸酶（RNA-guided nucleases，RGNs）中，引導(dǎo)性RNA（gRNA）是一個(gè)重要的組分。麻省總醫(yī)院（MGH）的研究人員發(fā)現(xiàn)，對(duì)gRNA的長(zhǎng)度稍加調(diào)整，就能大幅減少預(yù)定目標(biāo)之外的DNA突變。文章于一月二十六日發(fā)表在Nature Biotechnology雜志上。該研究團(tuán)隊(duì)去年剛剛發(fā)表文章，指出了CRISPR-Cas技術(shù)可能存在的脫靶問題。（Nature子刊：強(qiáng)大基因編輯工具可引起脫靶突變）

“我們只是簡(jiǎn)單截短了gRNA靶標(biāo)區(qū)域的長(zhǎng)度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在之前檢測(cè)到的脫靶位點(diǎn)，脫靶突變都大幅減少，”文章的資深作者，麻省總醫(yī)院的病理系研究副主任J. Keith Joung博士說。“與全長(zhǎng)gRNA相比，一些位點(diǎn)的突變頻率甚至減少了5,000倍以上。重要的是在靶向它們的預(yù)定目標(biāo)DNA時(shí)，這些縮短了的gRNA（稱為tru-gRNA）與全長(zhǎng)gRNA同樣有效。”

CRISPR-Cas RGN結(jié)合了被稱為Cas9的DNA剪切酶，和一段與目標(biāo)DNA片段匹配的短RNA。人們將其用于切割特定的DNA片段，以便進(jìn)行基因改造。去年Joung的研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告，CRISPR-Cas RGN會(huì)在人類細(xì)胞中發(fā)生脫靶，如果DNA片段與目標(biāo)片段的差異在五個(gè)核苷酸以下，就會(huì)出現(xiàn)脫靶突變。這一問題大大限制了該技術(shù)在臨床上的應(yīng)用。為此研究人員繼續(xù)進(jìn)行研究，結(jié)果意外地發(fā)現(xiàn)縮短gRNA能夠減少脫靶突變。

“我們?nèi)ツ甑膶?shí)驗(yàn)顯示，gRNA互補(bǔ)區(qū)域一端發(fā)生幾個(gè)核苷酸的錯(cuò)配，不會(huì)影響靶標(biāo)活性，” Joung解釋道。“于是我們猜想，去除這些核苷酸也許可以使整個(gè)系統(tǒng)對(duì)剩余序列的錯(cuò)配更加敏感。”

CRISPR-Cas RGN的基礎(chǔ)是一種細(xì)菌用于抵御其他病原體的天然系統(tǒng)，最常見的用法是在gRNA中包含二十個(gè)核苷酸的靶向區(qū)域。為了測(cè)試他們的理論，MGH的研究團(tuán)隊(duì)通過逐步縮短gRNA，構(gòu)建了一系列RGN。他們發(fā)現(xiàn)，17/18個(gè)核苷酸的靶向區(qū)域，能夠比全長(zhǎng)gRNA更有效地靶向預(yù)定序列。但如果gRNA的靶向區(qū)域只有15/16個(gè)核苷酸，活性就會(huì)很弱甚至完全沒有活性。進(jìn)一步研究顯示，17個(gè)核苷酸的靶向區(qū)域能夠有效在人類細(xì)胞中引入突變，其脫靶效應(yīng)非常小，就算在只有一兩個(gè)核苷酸錯(cuò)配的位點(diǎn)，也幾乎檢測(cè)不到脫靶。

“盡管我們還沒有完全理解tru-gRNA減少脫靶效應(yīng)的機(jī)制，但我們猜測(cè)原始系統(tǒng)擁有過多的能量，使它可以剪切不完全匹配的位點(diǎn)，”哈佛醫(yī)學(xué)院副教授Joung說。“通過縮短gRNA，我們將能量減少到只夠進(jìn)行精確剪切的水平，令核酸酶無(wú)暇剪切脫靶位點(diǎn)。這其中的具體機(jī)制還有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。”