在日前發(fā)表于最新一期《細胞》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)內的廣泛關(guān)注。一些專(zhuān)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(lèi)，也可以給人類(lèi)帶來(lái)危害。在它引起危機之前，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。研究人員們將注意力放在了SpCas9蛋白上，這是一種CRISPR-Cas9基因編輯系統中常用到的蛋白。在針對HIV感染、視覺(jué)疾病、肌營(yíng)養不良癥、以及其他罕見(jiàn)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，只有對基因療法進(jìn)行精確的調控，這些療法才能減少潛在風(fēng)險，給患者帶來(lái)的療效。作為一種核酸內切酶，SpCas9蛋白就像一把剪刀，能夠切開(kāi)DNA。如果它在人體內失控，就會(huì )瘋狂破壞人類(lèi)的基因組，帶來(lái)不可想象的嚴重后果。因此，我們必須有一道保險，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(wú)法順利進(jìn)入細胞。此外，它們在體內也容易被蛋白酶所降解，還有可能帶來(lái)額外的免疫反應。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，填補這一領(lǐng)域的空白。
研究中，科學(xué)家們對CRISPR-Cas9的活性進(jìn)行了高通量的評估，以測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。第一套體系能夠監測SpCas9蛋白能否與熒光標記的DNA結合，第二套體系則能自動(dòng)評估熒光發(fā)生的變化（表明SpCas9完成了對DNA的剪切）。
換句話(huà)說(shuō)，如果在某種小分子的作用下，SpCas9無(wú)法順利結合DNA，或者是無(wú)法對DNA完成剪切，就說(shuō)明這種小分子對CRISPR-Cas9系統產(chǎn)生了有效的抑制。
順著(zhù)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)物的細胞系中，劑量相關(guān)地抑制SpCas9的活性。也就是說(shuō)，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，這些化合物對另一款應用廣泛的Cas蛋白——Cas12a沒(méi)有抑制性，這表明了其特異性。
“這些發(fā)現為快速篩選SpCas9和其他CRISPR相關(guān)核酸酶的小分子抑制劑奠定了基礎，” Choudhary教授說(shuō)道：“抑制這些核酸酶的小分子抑制劑有潛力在基礎研究、生物醫學(xué)、以及生物技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛應用。”
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(lái)，研究人員們計劃首先確認這些分子如何結合SpCas9：gRNA復合體，理解作用機制。然后，我們才會(huì )對其效果進(jìn)行優(yōu)化。此外，研究人員們還需要確認這些分子不會(huì )帶來(lái)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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