生物試劑在古菌域中發(fā)現(xiàn)了Cas9
目前人們?cè)诩?xì)菌中發(fā)現(xiàn)了很多Cas酶，其中zui常用的來(lái)自釀膿鏈球菌（Streptococcus pyogenes）。不同來(lái)源的Cas酶，其特性也不盡相同，雖然目前的CRISPR-Cas系統(tǒng)已相當(dāng)成熟而強(qiáng)大，但是人們還是希望找到更多的Cas酶，以發(fā)掘更多的應(yīng)用潛力：如尋找更小的Cas酶，因?yàn)楝F(xiàn)在使用的Cas酶是較大的蛋白，將其轉(zhuǎn)入細(xì)胞中較為困難；再比如，Cas酶的作用需要依賴(lài)PAM（protospacer adjacent motif）的短DNA 序列，如釀膿鏈球菌中的Cas9酶需要識(shí)別的序列是NGG等，這在一定程度上會(huì)限制Cas9的基因編輯范圍，生物試劑發(fā)現(xiàn)更多的Cas酶，則意味著可以識(shí)別更多的PAM序列，擴(kuò)展基因編輯的范圍。
我們知道Cas酶來(lái)自于細(xì)菌，而人類(lèi)真正培養(yǎng)和認(rèn)識(shí)的細(xì)菌非常有限，還有更多的細(xì)菌在我們生活的環(huán)境中，不為人所知。因此，研究人員決定直接從地下水、土壤、嬰兒腸道、酸性礦坑水等富含各種微生物的環(huán)境中取材，雖然研究者們不能培養(yǎng)這些微生物，但是卻可以獲得它們的宏基因組信息，將這T數(shù)量級(jí)（terabase-scale）的宏基因組信息與CRISPR和Cas1序列進(jìn)行類(lèi)比。功夫不負(fù)有心人，生物試劑研究者們發(fā)現(xiàn)了兩類(lèi)新型的CRISPR–Cas系統(tǒng)，并將其命名為CRISPR–CasX 和CRISPR–CasY，其中CasX蛋白約有980個(gè)氨基酸、CasY蛋白約有1200個(gè)氨基酸，它們是目前已知zui小的CRISPR–Cas系統(tǒng)，因此具有巨大的基因編輯潛力。
隨后，研究者們?cè)诖竽c桿菌（E。 coli）中對(duì)這兩類(lèi)CRISPR–Cas系統(tǒng)進(jìn)行了功能檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)他們?cè)谔囟ǖ膖racr gRNA的引導(dǎo)下，均可以與目標(biāo)DNA相互作用。但是，研究者沒(méi)有進(jìn)行更深入的DNA切割、哺乳動(dòng)物細(xì)胞等驗(yàn)證。
此外，研究人員還在古菌域中發(fā)現(xiàn)了Cas9。而過(guò)去學(xué)術(shù)界一直認(rèn)為古細(xì)菌沒(méi)有此類(lèi)基因編輯系統(tǒng)，這大大更新了人們對(duì)這一系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。
以CRISPR-Cas系統(tǒng)為代表的基因編輯技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA片段的敲除、加入等，現(xiàn)在，以及可預(yù)計(jì)的未來(lái)，在生命科學(xué)基礎(chǔ)研究、基因治療等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)⒂袠O大的應(yīng)用潛力。因此，圍繞CRISPR-Cas系統(tǒng)的爭(zhēng)奪的也非常激烈。
2012年6月28日，詹妮弗·杜德納實(shí)驗(yàn)室在《科學(xué)》（Science）在線發(fā)表論文，報(bào)告利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)在體外實(shí)驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)DNA序列的編輯； 2013年1月29日，杜德納實(shí)驗(yàn)室將這一技術(shù)成功應(yīng)用在人類(lèi)細(xì)胞中的論文發(fā)表在Elife上。而美國(guó)麻省理工學(xué)院博德研究所的張鋒實(shí)驗(yàn)室已將這一系統(tǒng)應(yīng)用在人類(lèi)細(xì)胞上的研究論文，并在2013年1月3日在線發(fā)表于《科學(xué)》。生物試劑通過(guò)繳納快速審核費(fèi)用，張鋒拿到了CRISPR-Cas9系統(tǒng)應(yīng)用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞的。加州大學(xué)伯克利分校后提出訴訟，以爭(zhēng)奪這一的歸屬權(quán)。目前，美國(guó)商標(biāo)局尚未做出zui終裁決。