来源：iNature（ID：Plant_ihuman）
可以封装到腺相关病毒中的紧凑型 CRISPR/Cas9 系统显示出基因治疗的前景。然而，PAM的要求限制了目标范围。
2021年6月23日，吉林大学赖良学及李占军共同通讯在Molecular Therapy（IF=11.45）在线发表题为“Versatile and efficient in vivo genome editing with compact Streptococcus pasteurianus Cas9”的研究论文，该研究优化了一个来自巴氏链球菌的小型 Cas9 直向同源物，以便在体内进行有效的基因组编辑。
该研究发现 SpaCas9 能够有效靶向 5'-NNGYRA-3' PAM，这与目前使用的小型 Cas9 识别的那些不同；Spa-CBE 和 Spa-ABE 系统在体外和体内有效地产生了强大的 C-to-T 和 A-to-G 转换。此外，通过利用 PAM 相互作用域中的自然变异，该研究设计了三个 SpaCas9 变体，以进一步扩展紧凑型 Cas9 系统的靶向范围。此外，通过将 SpaCas9 mRNA 和相应的 sgRNA 显微注射到受精卵中，成功地产生了有效破坏 Tyr 基因的突变小鼠。值得注意的是，针对成年小鼠肝脏中 Pcsk9 基因的 SpaCas9 的多合一 AAV 递送产生了有效的基因组编辑事件并降低了其血清胆固醇。因此，凭借独特的 PAM 和小尺寸，SpaCas9 将拓宽 CRISPR/Cas9 工具集，以实现高效的基因修饰和治疗应用。
由于目前广泛使用的基因组编辑工具SpCas9超过4.7kb，难以应用于All-in-one AAV介导的基因治疗；而其他小Cas9也面临着复杂PAM限制、特异性等问题。因此，研究者重新鉴定和优化了一种小Cas9基因编辑系统-SpaCas9，其具有独特的NNGYRAPAM，扩大了小Cas9的靶向范围。经过对SpaCas9载体的密码子优化，对Scaffold和Spacer长度的优化，显著提高了基因编辑效率。
经平行比较，SpaCas9介导的基因敲除效率与目前代表性的SaCas9和SauriCas9相当。此外，SpaCas9介导的CBE和ABE系统也都能有效地在人细胞和小鼠胚胎中进行碱基编辑，设计的SpaCas9-HF版本显著提高了特异性。研究者还进一步确定了AcrIIA5，AcrIIA6，AcrIIA16能有效抑制SpaCas9及其碱基编辑器，可作为SpaCas9的调节开关。
文章模式图（图源自Molecular Therapy）
为了证明SpaCas9系统的实用性，研究者通过mRNA显微注射技术成功构建了白化病的基因编辑小鼠。此外，将SpaCas9及其相应sgRNA进行 All-in-one AAV包装有效的编辑了成体小鼠肝脏的Pcsk9基因，降低了血清胆固醇水平，证明了该系统应用于基因治疗的潜力。
吉林大学动物科学学院博士研究生刘志权，陈思宇为论文共同第一作者。赖良学，李占军教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划‘干细胞及转化研究’专项的资助。
参考消息：
https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2021.06.013
本文版权归原作者所有，文章内容不代表平台观点或立场。如有关于文章内容、版权或其他问题请与我方联系，我方将在核实情况后对相关内容做删除或保留处理！