让我们来看看Crispr如何演变成一种平台技术

显示Crispr-Cas9基因编辑复合物的图像

来源:©科学图片库

Crispr-Cas是一种古老的细菌免疫系统的一部分,它可以检测并切割入侵病毒的DNA

多亏了2020年诺贝尔化学奖在美国,Crispr-Cas系统将永远与基因编辑相关。但值得一提的是,该系统也在其他地方找到了用途,因为它的核心是一个DNA探测器:一种可以被设计用来寻找特定目标的RNA指南。

冠状病毒已成为这些目标之一。在许多国家,识别感染Sars-CoV-2的患者是一个瓶颈,但这对遏制和控制病毒传播的战略至关重要。基于crispr的核酸检测方法已经在多种传染病的诊断机构中进行了探索,而不仅仅是Sars-CoV-2。该领域在很大程度上仍处于起步阶段,但使用Crispr的分析工具看起来已经变得敏感、特异、负担得起、便携,而且易于针对不同的基因序列进行重新配置。

我最近看到的另一种使用Crispr-Cas系统的方法来自道格拉斯·克拉克的团队在美国加州大学伯克利分校。自然界经常以这样一种方式组织酶,将反应中间体从一个活性位点转移到另一个活性位点。与类似的扩散混合分子相比,这些级联反应提高了反应收率,但模仿大自然如何结合酶是棘手的。克拉克的团队使用基于crispr - Cas的方法,在一条DNA链上组装了一个含有五种酶的级联,这比定制Cas结合的容易程度更高。1他们说,这个模块化系统编程简单,而且可以用于几乎无限类型的酶。

一个图像显示了在DNA支架上的CRISPR/ cas定向的多酶复合物的可编程组装的一般方案

来源:©Douglas Clark/加州大学伯克利分校

克拉克团队开发的过程使用了一种催化不活跃的Cas9核酸酶变体酿脓链球菌,它不消化DNA。Cas9核酸酶以模块化的方式将每个酶引导到DNA模板上的特定位置

这只是两个例子。Crispr已经在科学晴雨表中名列榜首,但我很想看看它如何发展成为一项获得诺贝尔奖认可的平台技术。

然而,随着基于Crispr的工具箱不断扩大,并嵌入到科学现状中,原创性和创造力有被Crispr潮流击倒的风险。很可能还有更好的基因编辑工具等着被发现,但现在寻找它们的动机可以说少了很多。我担心,匆忙采用基于crispr技术的实验室鼓励的是从众,而不是冒险。

当然,Crispr付出如此高昂的代价,证明了它令人难以置信的潜力。但当Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna合作重新利用一个古老的细菌免疫系统时,他们肯定不是随大流。科学研究在开发好想法和提出新想法之间保持微妙的平衡,这对人类来说很重要。