學術經緯/報道

在日前發表于最新一期《細胞》雜志上的論文中，一篇關于CRISPR-Cas9小分子抑制劑的研究吸引了業內的廣泛關注。一些專家指出，基因編輯只是工具。在不同的人手中，它可以造福人類，也可以給人類帶來危害。在它引起危機之前，我們最好還是先找到“解藥”。

本研究由Broad研究所的Amit Choudhary教授所主導。研究人員們將注意力放在了SpCas9蛋白上，這是一種CRISPR-Cas9基因編輯系統中常用到的蛋白。在針對HIV感染、視覺疾病、肌營養不良癥、以及其他罕見遺傳性疾病的基因療法中，這種蛋白扮演了關鍵作用。

研究人員們指出，只有對基因療法進行精確的調控，這些療法才能減少潛在風險，給患者帶來最好的療效。作為一種核酸內切酶，SpCas9蛋白就像一把剪刀，能夠切開DNA。如果它在人體內失控，就會瘋狂破壞人類的基因組，帶來不可想象的嚴重后果。因此，我們必須有一道保險，在它失控前及時控制它的活性。

目前，我們已經找到了一些能夠靶向SpCas9的蛋白質。但它們體積太大，無法順利進入細胞。此外，它們在體內也容易被蛋白酶所降解，還有可能帶來額外的免疫反應。為了尋找到更有效，更安全的SpCas9抑制劑，研究人員們決定篩選出一款小分子藥物，填補這一領域的空白。

▲通過熒光變化篩選小分子抑制劑的示意圖（圖片來源：參考資料[1]）

研究中，科學家們對CRISPR-Cas9的活性進行了高通量的評估，以測試哪些小分子藥物能夠有效抑制其活性。為此，他們搭建了兩套體系。第一套體系能夠監測SpCas9蛋白能否與熒光標記的DNA結合，第二套體系則能自動評估熒光發生的變化（表明SpCas9完成了對DNA的剪切）。

換句話說，如果在某種小分子的作用下，SpCas9無法順利結合DNA，或者是無法對DNA完成剪切，就說明這種小分子對CRISPR-Cas9系統產生了有效的抑制。

順著這一思路，研究人員們成功篩選出了兩種化合物。它們能在哺乳動物的細胞系中，劑量相關地抑制SpCas9的活性。也就是說，這兩種化合物的含量越高，SpCas9被抑制得就越厲害。

▲本研究的圖示（圖片來源：參考資料[1]）

值得一提的是，這些化合物對另一款應用廣泛的Cas蛋白——Cas12a沒有抑制性，這表明了其特異性。

“這些發現為快速篩選SpCas9和其他CRISPR相關核酸酶的小分子抑制劑奠定了基礎，” Choudhary教授說道：“抑制這些核酸酶的小分子抑制劑有潛力在基礎研究、生物醫學、以及生物技術等領域得到廣泛應用。”

但研究人員們也指出，這些具有潛力的化合物，目前并不能直接用于人體。將來，研究人員們計劃首先確認這些分子如何結合SpCas9：gRNA復合體，理解作用機制。然后，我們才會對其效果進行優化。此外，研究人員們還需要確認這些分子不會帶來其他副作用。

參考資料：

[1] Basudeb Maji et al., (2019), A High-Throughput Platform to Identify Small-Molecule Inhibitors of CRISPR-Cas9, Cell, DOI:

[2] Researchers identify drugs that block CRISPR-Cas9 genome editing, Retrieved May 2, 2019, from

原標題：前沿 |《細胞》，首個CRISPR-Cas9小分子抑制劑找到了！

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