在日前發(fā)表于最新一期《細(xì)胞》雜志上的論文中，一篇關(guān)于CRISPR-Cas9小分子抑制劑的研究吸引了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。一些專家指出，基因編輯只是工具。在不同的人手中，它可以造福人類，也可以給人類帶來危害。在它引起危機(jī)之前，我們還是先找到“解藥”。
本研究由Broad研究所的Amit Choudhary教授所主導(dǎo)。研究人員們將注意力放在了SpCas9蛋白上，這是一種CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)中常用到的蛋白。在針對(duì)HIV感染、視覺疾病、肌營(yíng)養(yǎng)不良癥、以及其他罕見遺傳性疾病的基因療法中，這種蛋白扮演了關(guān)鍵作用。
研究人員們指出，只有對(duì)基因療法進(jìn)行精確的調(diào)控，這些療法才能減少潛在風(fēng)險(xiǎn)，給患者帶來的療效。作為一種核酸內(nèi)切酶，SpCas9蛋白就像一把剪刀，能夠切開DNA。如果它在人體內(nèi)失控，就會(huì)瘋狂破壞人類的基因組，帶來不可想象的嚴(yán)重后果。因此，我們必須有一道保險(xiǎn)，在它失控前及時(shí)控制它的活性。
目前，我們已經(jīng)找到了一些能夠靶向SpCas9的蛋白質(zhì)。但它們體積太大，無法順利進(jìn)入細(xì)胞。此外，它們?cè)隗w內(nèi)也容易被蛋白酶所降解，還有可能帶來額外的免疫反應(yīng)。為了尋找到更有效，更安全的SpCas9抑制劑，研究人員們決定篩選出一款小分子藥物，填補(bǔ)這一領(lǐng)域的空白。
研究中，科學(xué)家們對(duì)CRISPR-Cas9的活性進(jìn)行了高通量的評(píng)估，以測(cè)試哪些小分子藥物能夠有效抑制其活性。為此，他們搭建了兩套體系。第一套體系能夠監(jiān)測(cè)SpCas9蛋白能否與熒光標(biāo)記的DNA結(jié)合，第二套體系則能自動(dòng)評(píng)估熒光發(fā)生的變化（表明SpCas9完成了對(duì)DNA的剪切）。
換句話說，如果在某種小分子的作用下，SpCas9無法順利結(jié)合DNA，或者是無法對(duì)DNA完成剪切，就說明這種小分子對(duì)CRISPR-Cas9系統(tǒng)產(chǎn)生了有效的抑制。
順著這一思路，研究人員們成功篩選出了兩種化合物。它們能在哺乳動(dòng)物的細(xì)胞系中，劑量相關(guān)地抑制SpCas9的活性。也就是說，這兩種化合物的含量越高，SpCas9被抑制得就越厲害。
值得一提的是，這些化合物對(duì)另一款應(yīng)用廣泛的Cas蛋白——Cas12a沒有抑制性，這表明了其特異性。
“這些發(fā)現(xiàn)為快速篩選SpCas9和其他CRISPR相關(guān)核酸酶的小分子抑制劑奠定了基礎(chǔ)，” Choudhary教授說道：“抑制這些核酸酶的小分子抑制劑有潛力在基礎(chǔ)研究、生物醫(yī)學(xué)、以及生物技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。”
但研究人員們也指出，這些具有潛力的化合物，目前并不能直接用于人體。將來，研究人員們計(jì)劃首先確認(rèn)這些分子如何結(jié)合SpCas9：gRNA復(fù)合體，理解作用機(jī)制。然后，我們才會(huì)對(duì)其效果進(jìn)行優(yōu)化。此外，研究人員們還需要確認(rèn)這些分子不會(huì)帶來其他副作用。
參考資料：
[1] Basudeb Maji et al., (2019), A High-Throughput Platform to Identify Small-Molecule Inhibitors of CRISPR-Cas9, Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.04.009
[2] Researchers identify drugs that block CRISPR-Cas9 genome editing, Retrieved May 2, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-05/cp-rid042519.php
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