杜克大学的一个工程师团队开发了一种扩大CRISPR技术应用范围的方法。虽然最初的CRISPR系统只能靶向人类基因组的12.5%，但新方法扩展了对几乎每个基因的访问，从而通过基因组工程潜在地靶向和治疗更广泛的疾病。

这项研究涉及哈佛大学、麻省理工学院、马萨诸塞大学医学院、苏黎世大学和麦克马斯特大学的合作者。

这项工作于10月4日发表在《自然通讯》杂志上。

CRISPR-Cas是一种细菌免疫系统，允许细菌使用RNA分子和CRISPR相关(Cas)蛋白来瞄准并破坏入侵病毒的DNA。自发现以来，研究人员竞相开发一系列新的CRISPR系统，用于基因治疗和基因组工程。

为了对基因组进行编辑，Cas蛋白利用RNA分子(引导酶到达目标DNA片段)和原型间隔子相邻基序(PAM)，PAM是紧随目标DNA序列的短DNA序列，Cas蛋白结合所需。

一旦引导RNA找到其互补的DNA序列，并且Cas酶与相邻的PAM结合，该酶就会像剪刀一样在DNA中进行切割，从而引发基因组所需的变化。最常见的CRISPR-Cas系统是来自化脓性链球菌细菌的Cas9(SpCas9)，它需要连续两个鸟嘌呤碱基(GG)的PAM序列。

在之前的工作中，Chatterjee和他的团队使用生物信息学工具来发现和设计新的Cas9蛋白，包括Sc++，它只需要单个鸟嘌呤碱基PAM即可进行切割。这一变化使研究人员能够编辑近50%的DNA序列。

与此同时，Chatterjee在哈佛的合作者在哈佛医学院助理教授BenjaminKleinstiver的领导下，设计了一种名为SpRY的独立变体。虽然SpRY可以与形成PAM的四种DNA碱基中的任何一种结合，但它对腺嘌呤和鸟嘌呤的亲和力要强得多。

由于这两种系统都有缺点，该小组决定将两者的优点结合到一个名为SpRyc的新变体中。

“CRISPR是编辑特定DNA的绝佳工具，但我们对可以编辑的基因仍然受到限制。最初的CRISPR工具只能根据特定间隔区的位置编辑所有DNA序列的约12.5%。如果发生这种情况Chatterjee说：“如果其他87.5%发生突变，那你就运气不好了。有了这个新工具，我们可以更精确地定位近100%的基因组。”

虽然SpRYc在切割目标DNA序列方面比其对应物慢，但在编辑DNA的特定片段方面它比这两种传统酶更有效。尽管SpRYc的范围很广，但它也比SpRY更准确。

在建立了SpRYc的编辑功能后，该团队研究了该工具对于标准CRISPR系统无法治疗的遗传性疾病的潜在治疗用途。他们的第一个测试是雷特综合症，这是一种进行性神经系统疾病，主要影响年轻女性，是由特定基因的八种突变之一引起的。

第二种是亨廷顿氏舞蹈症，这是一种罕见的遗传性神经系统疾病，会导致大脑神经元退化。研究小组发现SpRYc能够改变以前无法获得的突变，为这两种疾病提供了潜在的治疗机会。

Chatterjee说：“无论是探索如何将其转化为临床，还是寻找提高其效率的方法，SpRYc都有很大的潜力。”“我们期待探索我们工具的全部功能。”