精准基因编辑技术来袭！张峰开发出新的基于转座子的CRISPR技术
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传统CRISPR/Cas作为基因编辑工具时，通过切割靶基因组去除靶基因组中的有害基因或将其替换为健康基因。该过程的一个重要步骤是对靶基因组的切割，这是打破靶基因组原有生态的重要损伤性操作，一旦脱靶或替换不及，极易引发严重疾病风险。不幸的是，在CRISPR/Cas操作过程中，这两种情况屡见不鲜，这也成为了CRISPR/Cas发展的瓶颈。靶基因组的切割这一步骤当真没办法避免吗？若是要删除问题基因当然免不了切割，那替换可不可以不损伤基因组呢？
近日，有着“CRISPR之父”之称的美国博德研究所张锋及其团队发布了一种新型CRISPR工具，利用被忽略的跳跃基因（即转座子）将治疗基因插入靶基因组，实现了不切割DNA前提下的基因编辑！相关成果以题为“RNA-guided DNA insertion with CRISPR-associated transposases”的研究论文在Science 在线发表。该研究利用了来自蓝细菌Scytonema hofmanni的CRISPR相关转座酶（CAST），实现了新型高效的DNA定向插入。
ShCAST由Tn7样转座酶亚基和V-K CRISPR效应物（Cas12k）组成。在研究中，ShCAST在PAM位点下游60-66bp处定向插入DNA片段，而且该过程是RNA指导的DNA转座。 研究结果显示，ShCAST将DNA整合到大肠杆菌基因组中的特定位点，编辑效率高达80％，无需正选择。
跳跃基因——靶基因组“免挨刀”的契机
只替换不切割？怎么实现呢？研究人员注意到了一种被长期被忽略的遗传因子——转座子。转座子可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用，整个过程，不需要外力对DNA进行切割！只要加以引导和控制，这就有望成为基因编辑的绝佳工具！
CAST模型
CAST介导大肠杆菌的基因插入
研究人员建立了一种CRISPR相关转座酶——CAST，将转座酶与CRISPR效应蛋白Cas12k相关联。Cas12k不具备活性核酸内切酶功能，与DNA只结合不剪切，负责定位靶基因组，而转座酶则可以将基因片段直接插入靶位点，完全免除了对靶基因组的切割步骤。研究人员在大肠杆菌中测试了CAST系统的功能，结果非常惊艳，插入成功率高达80%！相较于经典CRISPR/Cas系统相应编辑1%的成功率，这是质的飞跃！也就是，CAST系统不仅让靶基因组“免挨刀”，还极大提高了基因编辑的成功率！
当然，没有百分百的成功率意味着还是存在脱靶的风险，而一次脱靶对患者可能造成的具体风险尚需确认，因此，CAST系统需要在更复杂的生物中进一步验证其作用，提高其准确性亦刻不容缓。总而言之，CAST系统的开发是CRISPR技术的一大进步，有望开启基因编辑的新篇章，我们期待有更多好消息传来。
参考文献：
Jonathan Strecker,et al.RNA-guided DNA insertion with CRISPR-associated transposases.Science 06 Jun 2019.
编辑自转化医学网与医麦客
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