研究人员发现了CRISPR激活并执行其基因编辑功能所需的几个具体步骤

利用最先进的技术，研究人员已经确定了CRISPR激活并执行其基因编辑功能所需的几个具体步骤。这些临床前研究结果可能会改进基于crispr的基因编辑设计。

　　

CRISPR/Cas9是一种基因编辑工具，它彻底改变了生物医学研究，并导致了第一个获得fda批准的基于CRISPR的基因治疗。然而，直到现在，人们还没有很好地理解这种工具是如何工作并避免产生有害的脱靶效应的确切机制。现在，利用最先进的技术，费城儿童医院（CHOP）的研究人员已经确定了CRISPR激活并发挥其基因编辑功能所需的几个具体步骤。这些临床前研究结果可能会改进基于crispr的基因编辑设计。研究结果发表在今天的《细胞化学生物学》杂志上。

基因编辑允许以其他方式在一个人的基因组上添加、删除或改变遗传物质。在医疗保健领域，它有巨大的潜力来“纠正”构成许多罕见和复杂疾病基础的突变基因。然而，为了使基因编辑有效，它需要精确，并且只在预定的目标上进行编辑。

尽管自2020年以来，临床试验已经探索了通过脂质纳米颗粒将Cas9直接递送给患者进行基因编辑，但广泛的适用性是具有挑战性的。Cas9有可能在目标基因之外进行意想不到的基因组编辑，这可能是有害的，甚至可能使细胞癌变。因此，从患者身上取出的细胞在送回患者体内之前，会被用于在体外进行基因编辑。由于对基因编辑机制的不完全理解，这是一个昂贵且耗时的过程。

“我们一直怀疑，我们从基因编辑过程中从现有结构中看到的东西并没有告诉我们整个故事，”资深研究作者Nikolaos G. Sgourakis博士说，他是CHOP计算和基因组医学中心副教授，也是宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院生物化学和生物物理系副教授。

在这项研究中，研究人员使用了一种称为核磁共振波谱的技术来可视化原子和蛋白质，以及它们的动力学，以观察它们如何在不同状态之间移动。这种方法允许研究人员观察CRISPR从非活性状态到活性状态的转变，以及实现这一转变所需的步骤，如果没有这种最先进的设备，这是不可能的。

就像装配线上的校对员一样，中间的“监视”结构充当着看门人的角色，调节着酶的DNA切割活动。这一步是区分非靶DNA序列和靶DNA序列的关键，Cas9蛋白与其可编程向导RNA相匹配，这是一个短序列，将DNA编辑引导到基因组中的精确位置。有许多Cas9的工程变体，高保真度的变体有利于识别靶DNA，并在这种情况下帮助稳定“监视”复合体，从而减少脱靶效应，并确保以更精确的方式提供治疗。

了解CRISPR和Cas9如何运作的这些潜在机制可能会导致更有效的基因编辑技术形式，包括将治疗直接输送到体内的潜力，甚至可能改善其他疗法，如CAR-T细胞疗法。

Sgourakis说：“当我们确定预先编程的Cas9复合物能正确地发挥作用时，以脂质纳米颗粒的形式直接编辑患者的靶细胞要容易得多。”“例如，使用CRISPR技术进行精确的基因编辑可用于直接修改患者的T细胞，这将使我们能够简化car -T和其他细胞疗法的适应。”

本研究的核磁共振波谱是在宾夕法尼亚大学结构生物学研究所进行的，使用宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院和CHOP的共享仪器。