修複有缺陷的基因以預防和治愈疾病是研究人員多年努力的方向。盡管2類CRISPR係統作為人類細胞中的基因編輯工具顯示出巨大的希望。然而，在本月發表於《Nature Communications》雜誌上的一項研究中，由大阪大學領導的日本研究人員描述了一種新的基因組編輯方法：基於Cas3的1類CRISPR係統可以提供更有效，更安全的替代方案，成功修複杜氏肌營養不良症中的基因突變。
修複有缺陷的基因以預防和治愈疾病是研究人員多年努力的方向。盡管2類CRISPR係統作為人類細胞中的基因編輯工具顯示出巨大的希望。然而，在本月發表於《Nature Communications》雜誌上的一項研究中，由大阪大學領導的日本研究人員描述了一種新的基因組編輯方法：基於Cas3的1類CRISPR係統可以提供更有效，更安全的替代方案，成功修複杜氏肌營養不良症中的基因突變。
大多數現代基因編輯技術都依賴於CRISPR技術。從本質上講，CRISPR相關蛋白(Cas)可以定向到基因組的特定區域，在那裏它們可以精確切割DNA。通過提供模板，當修複DNA斷裂時，細胞可以仿照模板進行複製，從而完全消除有缺陷的DNA區域或引入新的DNA。
CRISPR係統主要分為兩類，即1類和2類，其區別在於切割DNA所需的輔助蛋白數量。盡管大多數基因編輯方法使用單組分2類CRISPR係統，但對於多組分1類係統在真核基因編輯中的實用性知之甚少。
這項研究的主要作者Hiroyuki Morisaka說：“ Class 2 CRISPR係統，特別是那些使用Cas9或Cas12a酶的係統，被廣泛用於真核基因組編輯。” “但是，這些係統並不完美：除了引入意想不到的突變外，使用這些方法的基因組編輯效率可能會有所不同。”
因此，研究人員決定調查1類CRISPR係統是否可以提供更有效，更安全的替代方案。
該團隊使用基於Cas3蛋白的1類CRISPR係統，成功地證明了人類細胞中DNA的缺失和插入。值得注意的是，Cas3蛋白誘導了DNA大片段的單向缺失，使其與通常需要幫助實現如此大的基因組編輯的2類酶區分開。不過最重要的是，Cas3比Cas9實現了更有效的基因組編輯，沒有明顯的脫靶效應。
為了證實該係統的治療潛力，研究人員對來自杜興氏肌營養不良患者的誘導多能幹細胞中的DMD基因進行了Cas3修複。
高級作者Tomoji Mashimo說：“我們的結果表明，這種基於Cas3的方法為2類CRISPR基因編輯係統提供了更好的選擇。除了其明顯的治療用途外，我們還設想了在藥物發現，疾病預防和作物改良方麵的潛在應用。”
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