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马萨诸塞大学医学院的科学家在“ 细胞生物学杂志”上进行的一项研究揭示了关于CRISPR-Cas9机器在活细胞中的内部运作的重要新细节，这可能对使用强大的基因编辑工具的治疗学的发展产生影响。 。
“我们对CRISPR-Cas9复合物如何绕过活细胞基因组并找到目标的细节知之甚少，”Vitol Arnett细胞生物学教授，生物化学与分子教授Thoru Pederson博士说。药理。“我们在这项关于这种机器如何工作的研究中学到的东西对于希望为实验室和潜在诊所开发工具的基因编辑来说非常重要和有用。”
CRISPR-Cas9复合物是细菌免疫系统的一个组成部分，可以保护其免受病毒入侵，是一种功能强大的基因编辑系统。CRIPR-Cas9复合物比以前的技术更加高效和精确，正在实验室中进行调整，因为科学家们正在寻找方法来快速编程和交付它，以选择性地编辑用于研究的特定基因序列。为了切割一段双链DNA，CRISPR-Cas9利用由大约20个核苷酸制成的指导RNA靶向基因组的特定区域，然后Cas9复合物进行切割。这使科学家能够将基因序列移除或插入基因组中。
由于CRISPR / Cas9系统在活细胞内的工作原理尚不清楚，因此一些传递系统和技术比其他系统和技术更成功。为了观察CRISPR-Cas9系统在活细胞中的作用，Pederson博士及其同事开发了一种技术，用不同的荧光分子标记指导RNA和Cas9元件，以便同时跟踪它们。
他们发现，当不与Cas9结合时，指导RNA非常短暂。当Cas9和指导RNA组装时，复合物更加稳定，大约一半在细胞核中显示出约15分钟的寿命，其余的则相当稳定。
“Cas9稳定了指导RNA，”Handerson Ma博士说，他是Pederson实验室的研究专家，也是细胞生物学杂志的共同第一作者。“如果您将指导RNA和Cas9分别送入细胞中进行组装，那么组装它将不会那么有效，因为一些指导RNA会降解。如果你将它们都输送到细胞中，已经组装好了，你可以”我会看到更多的活动。“
该研究小组的其他观察结果包括RNA治疗研究所助理教授David Grunwald博士和Grunwald实验室博士后研究员Li-Chun Tu博士提出的Cas9-guide RNA复合物靶区的持续时间确定DNA是否会被切割。当引导RNA序列与靶DNA序列完全匹配时，Cas9-引导RNA复合物在离开前2小时保持结合，完成切割。对于错配的指导RNA-靶DNA序列，该复合物仅在几分钟内徘徊并且切割受损。
马云表示，了解这一点后，科学家们可能会在数学上预测基于CRISPR复合体在基因组上存在多长时间内可能发生脱靶的情况。
“我们仍然不知道CRISPR的规则，”马博士说。“每个人都想知道当它被送到活细胞时会发生什么。这项研究有助于编写一份操作手册。”
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