基因编辑为何失败？那是因为Cas9霸着C位

　　

CRISPR技术在生物界掀起了一阵基因编辑的热潮。不过，只要是实验，难免有失败的时候。CRISPR基因编辑为何有时效果不佳，如何让这个过程更高效，《Molecular Cell》上的一篇文章给出了答案。

美国伊利诺伊大学的研究人员发现，CRISPR/Cas9基因编辑实验失败的概率大约是15%。这往往是由于Cas9蛋白长时间与切割位点的DNA结合，导致DNA修复酶无法靠近这个位点。

伊利诺伊大学生物化学和分子遗传学系的副教授Bradley Merrill表示：“我们发现，当Cas9没用的时候，它还是与DNA链结合，阻碍细胞启动修复过程。”这个卡住的Cas9也无法继续进行DNA切割，从而限制了CRISPR的效率。

研究人员还发现，对于基因组中RNA聚合酶不活跃的位点，Cas9的效率可能也不高。之后进一步的研究表明，引导Cas9与DNA双链的其中一条结合，促使Cas9与RNA聚合酶之间发生相互作用，有助于将“没用的”Cas9转化成高效的基因编辑器。

具体而言，在基因组编辑过程中，为Cas9选择一条链，能够迫使RNA聚合酶与Cas9碰撞，导致Cas9飞出DNA，从而提高CRISPR的效率。这个过程被称为模板定位（template orientation）。

“让我感到惊讶的是，选择一条DNA链对基因组编辑竟有如此大的影响，”第一作者Ryan Clarke谈道。“揭开这种现象背后的机制有助于我们更好地了解Cas9与基因组的相互作用如何导致一些编辑实验失败，以及在设计基因编辑实验时，我们应该注意哪一点。”

对于基因组编辑的过程，人们已经知道Cas9与DNA链的相互作用是限速步骤。因此，这项研究的结果就格外有意义。Merrill表示，这意味着改变这一步将对基因组编辑的总持续时间有着最大的影响。

“如果我们能够减少Cas9与DNA链发生相互作用的时间，那么我们就能够减少酶的用量，限制DNA链的暴露，”Merrill说。“这意味着我们有望减少不良反应或副反应，这对于未来的治疗应用而言是至关重要的。”（生物通 薄荷）

原文检索

Enhanced Bacterial Immunity and Mammalian Genome Editing via RNA-Polymerase-Mediated Dislodging of Cas9 from Double-Strand DNA Breaks

Molecular Cell | DOI: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2018.06.005