紧凑型CRISPR酶，很小但有活性

发现一个包含许多Cas9位点的宏基因组库。其中包括CoCas9的基因座，这是一种活性的精确核酸酶，仅由1004个氨基酸组成。当它通过AAV载体与sgRNA共递送时，在小鼠视网膜中显示出有效的体内编辑。

　　

特伦托大学的一项宏基因组研究结果表明，CRISPR工具箱需要为另一种CRISPR酶腾出空间。这种破坏应该是最小的，因为新发现的酶异常紧密。它由1000多个氨基酸组成。然而，它也是非常活跃和高度精确的。希望它可以在腺相关病毒(AAV)载体提供的狭窄空间内与引导RNA一起包装，从而扩大体内基因编辑在治疗应用中的使用。

这项研究由细胞、计算和综合生物学系的Anna Cereseto博士和Nicola Segata博士领导。Cereseto领导着一个开发先进基因组编辑技术及其在医疗领域应用的实验室。塞加塔是宏基因组学实验室的负责人，在那里他研究人类微生物组的多样性和特征及其在健康中的作用。他们的合作已经在一种肠道细菌中发现了新的CRISPR-Cas9分子，这些分子可能具有治疗遗传性疾病的临床潜力。

这项研究的详细发现最近发表在《Nature Communications》杂志上。

该文章的作者写道:“(通过)对大量扩展的宏基因组组装基因组库(主要来自人类微生物组)的查询，我们发现了大量(n = 17,173) II型CRISPR-Cas基因座。在这些酶中，我们鉴定出了CoCas9，这是一种强活性、高保真的核酸酶，其分子大小减小(1004个氨基酸)，从一种未栽培的耧菜中分离出来。”

特伦托大学的科学家们还评估了CoCas9在临床相关模型中的表现，即人类造血干细胞/祖细胞和小鼠视网膜。例如，在小鼠视网膜的实验中，科学家们通过AAV载体将CoCas9与其sgRNA一起传递给RHO基因，RHO基因在常染色体显性视网膜色素变性的一种常见形式中发生突变。

该文章的作者报告说:“我们通过视网膜下注射给5周大的小鼠注射了一种含有CoCas9靶向hRHO的all-in-one AAV8。在给药四周后，我们观察到hRHO目标的编辑效率高达35.6%，在7个视网膜中平均为10.5%。这些结果证明了CoCas9在临床开发中的潜力。”

世界各地的研究人员都在研究基因组疗法，以寻找治疗遗传疾病的新方法。使用CRISPR-Cas9系统进行基因组编辑是基于Cas9蛋白的使用，可以对Cas9蛋白进行编程，使其在基因组中进行特定修饰，以切割或替换有害的DNA序列，纠正导致疾病的突变。这种生物技术于2012年在美国被发现，并已经导致一种被批准的治疗方法，一种治疗镰状细胞病的药物。现在，特伦托大学进行的这项研究使基因组研究向前迈进了一步。

Cereseto说:“与其他CRISPR-Cas9方法相比，我们发现的方法更精确、更有效，也更紧凑。”自2018年以来，随着evoCas9的开发，他一直参与基因组编辑器的研究。“正如我们在视网膜上的实验所证明的那样，这种新的CRISPR-Cas9分子将更容易被运送到必须在遗传疾病治疗中接受治疗的器官。”

扩大CRISPR-Cas工具的范围对于加快遗传疾病治疗的发展是必要的。这可以通过修改天然酶来实现，就像evoCas9的例子一样，但发现已经进化的酶可以发挥作用，这将提供巨大的优势。与Segata计算元基因组学实验室的合作，使Cereseto分子病毒学实验室能够揭示CRISPR-Cas9系统的巨大自然储备，从中为人类基因组编辑提供新的有价值的工具。

Cereseto和Segata指出:“通过查询我们多年来创建的微生物组基因组数据库，我们发现了大量具有基因组编辑有趣特性的Cas9。”“我们已经在肠道细菌中发现了多种CRISPR-Cas9。特别是，我们已经在Collinsella(一种在人类肠道中经常发现的细菌属)中发现了CoCas9核酸酶。

“使用宏基因组方法对整个微生物组进行测序，然后在实验室对组装的基因组进行重建，从而鉴定出了种类繁多的物种。包括CoCas9在内的一系列新的Cas9核酸酶的发现，使基因组编辑工具包变得更大。

“给药的困难仍然阻碍着遗传疾病治疗方法的发展。然而，由于其体积小，CoCas9显示出基因治疗应用的潜力，因此是通过工程方法进行优化的潜在候选者，值得进一步研究。我们已经在进行临床开发项目。”

“CoCas9 is a compact nuclease from the human microbiome for efficient and precise genome editing.”