作者：天南星bioSeedin柏思荟
过去十年，生命科学领域最重要的突破之一便是CRISPR基因编辑，它的诞生为基因编辑领域带来了空前的变革。由于其突破性，该技术还在去年诺贝尔奖中荣获了化学奖。
CRISPR基因编辑通常被类比成“剪刀“，就是它像分子剪刀一样，切割基因片段的特定部分。然而，目前该技术大多用于体外基因编辑疗法的基因改造，许多不同的CRISPR系统在进行眼、肝和脑疾病的体内基因治疗临床测试时，范围仍然有限，因为它们具有同样的缺陷:尺寸太大，很难输送到细胞、组织或活生物体中。
近日，发表在《MolecularCell》上，题目为“EngineeredMiniatureCRISPR-CasSystemforMammalianGenomeRegulationandEditing”的一篇论文中，斯坦福大学生物工程助理教授齐磊（StanleyQi）及其研究团队宣布：他们研制出了一个超微型、多功能、高效的迷你CRISPR系统——“CasMINI”，其能够被开发为多种基因工程工具来实现基因调控与治疗，这是CRISPR向前迈出的重要一步。
超微型、多功能、高效的"迷你"系统CasMINI
目前普遍使用的CRISPR系统——名称为Cas9和Cas12a，表示不同形式的CRISPR相关蛋白质(Cas)——由大约到个氨基酸组成，而此次齐教授等人研发的“CasMINI”含有个氨基酸（bp），是Cas9长度的40%，尺寸不到Cas9和Cas12a的一半，且功能多样，支持强大的基因组编辑和碱基编辑。
试验中，研究者首先将dCas12f融合转录因子VPR后在哺乳动物细胞中进行基因激活测试，然而却无法检测到活力。这也说明天然进化的Cas12f并不适用于哺乳动物细胞环境。因此，他们选择用生物工程技术对整个系统进行改造。首先对sgRNA进行改造，首次观测到微弱的GFP报告系统激活，约有3%的报告细胞呈现出绿色荧光蛋白（GFP）信号。这给研究者们带来很大的鼓舞并激励他们进行进一步的系统优化。
CasMINI在基因组工程中的应用概述
随后，研究人员通过多轮改造，发现最优化的dCasMINI-V4-VPR可高效激活内源与疾病相关的基因，包括关联到镰刀性贫血的HBB和HBG,免疫调控相关的IFN,以及HIV进入细胞的受体之一CXCR4。
研究者还将dCasMINI-V4-VPR与dCas12a-VPR进行了对比，不但RNAseq结果显示两者特异性相当，而且dCasMINI-V4-VPR还展现出更高的激活活性。如果比较一下两者尺寸，dCasMINI-V4-VPR约为3.2kb，dCas12a-VPR有5.3kb，dCasMINI为AAV的递送带来了无限可能。
此外研究还表明CasMINI系统可实现单碱基编辑与精准基因编辑。CasMINI切割基因组并经过NHEJ修复后可带来大片段（长达20bp）的丢失，与Cas9的切割修复产物形态完全不同，或许可带来大片段移除的应用前景。
齐教授表示，“如果人们把CRISPR-Cas9想象成分子剪刀，那么我们创造了一把包含多种功能的瑞士小刀，小巧、微型、高效、便捷。”
参考来源：
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