一个研究团队发现了一种新的 生物编辑系统，其精确度可能比 CRISPR 基因编辑 还要高。它基于一种名为 Fanzor 的蛋白质，这项新发现是第一个在真核生物中发现的可编程 RNA 引导系统。这个新的 RNA 编辑系统在 6 月 28 日发表于《自然》杂志的一项研究中进行了描述。
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真核生物包括真菌、植物和动物，它们的细胞有细胞核。CRISPR 最初是在一种叫做 原核生物的生物中发现的，原核生物是单细胞且没有细胞核的。发现一种在真核生物中起作用的编辑系统，可以扩大生物编辑的范围，并可能提高其精度。
该团队展示了 Fanzor 蛋白如何利用 RNA 作为向导来精确靶向 DNA，以及 Fanzor 如何被重新编程以编辑人类细胞的基因组。RNA在体内具有多种功能，包括编码、解码、调控和表达基因。与 CRISPR 系统相比，Fanzor 系统作为治疗药物也更容易被递送到身体组织和细胞中。
该研究还表明，RNA 引导的 DNA 切割机制存在于缺乏细胞核的单细胞原核生物和拥有细胞核的多细胞真核生物中。
“基于 CRISPR 的系统使用广泛且功能强大，因为它们可以轻松地被重新编程以靶向基因组中的不同位点，”麻省理工学院（MIT）的联合作者兼生物化学家 Feng Zhang 在一份声明中表示。“这个新系统是改变人类细胞精确性的另一种方式，它弥补了我们已有的基因组编辑工具。”
张（Zhang）实验室的主要目标之一是开发基因疗法，通过精确定位特定基因和过程来调节人体细胞。他们正在探索 CRISPR 以外的其他 RNA 可编程系统是否自然存在。
该团队正在基于 2021 年的发现，即在一种称为 OMEGAs 的 原核生物中发现了一类 RNA 可编程系统。该研究强调了原核生物 OMEGA 系统与真核生物中的 Fanzor 蛋白之间的一些相似之处，并表明 Fanzor 酶也可能使用 RNA 引导的机制来靶向和切割 DNA。
在这项新研究中，该团队从真菌、藻类和变形虫物种以及一种名为 北方蛤的常见蛤蜊中分离出了 Fanzor。对 Fanzor 蛋白的生物化学表征表明，它们是 DNA 切割内切酶，利用称为 ωRNA 的近端非编码 RNA。根据作者的说法，这些 ωRNA 靶向基因组中的特定位点，这是首次在像蛤蜊这样的真核生物中发现这种机制。
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“这些 OMEGA 系统比 CRISPR 更古老，并且是地球上最丰富的蛋白质之一，所以它们能够穿梭于原核生物和真核生物之间是合乎情理的，”联合作者兼张（Zhang）实验室的博士后研究员 Makoto Saito 在一份声明中表示。
为了研究 Fanzor 作为未来基因组编辑工具的潜力，该团队展示了它能够在人类细胞中于靶向的基因组位点产生插入和删除，就像文档中的剪切和粘贴工具一样。他们发现，Fanzor 系统最初切割 DNA 的效率低于 CRISPR 系统，但在蛋白质中引入一系列突变后，其活性显著提高。
据该团队称，Fanzor 系统可以像现有的基于 CRISPR 的系统一样，被重新编程以靶向特定的基因组编辑技术，用于未来的研究和治疗。大自然中还有更多类似的系统等待被发现。
“大自然真是太神奇了。有如此多的多样性，”张（Zhang）说。“很可能还有其他 RNA 可编程系统存在，我们将继续探索，并希望发现更多。”
