DNA 编辑系统 CRISPR-Cas9 正在彻底改变科学家处理遗传问题和疾病的方式。大多数研究人员使用一种特定的 Cas9 蛋白版本来改变 DNA，该版本来源于化脓性链球菌。但其他微生物也携带自己的版本，这些版本在不同的位置切割基因，可能有助于研究人员设计更精确和灵活的疗法。在一项发表于《自然通讯》的新研究中，研究人员分析了数十种 Cas9 变体，揭示了这些“分子剪刀”识别和剪断 DNA 方式的广泛多样性。
为了切割遗传物质，Cas9 需要一个“引导” RNA 分子，将蛋白质引导至特定的 DNA 序列——并且该序列需要以一个称为原间隔区相邻序列基序 (PAM) 的短 DNA 代码串结尾。Cas9 只能在其特定 PAM 恰好已经存在的位置切割 DNA。维尔纽斯大学生物化学家 Virginijus Šikšnys 说，这种严格的要求限制了研究人员可以编辑基因的位置，他是该研究的主要作者。
为了拓宽他们的选择范围，Šikšnys 说，生物学家在“数据库中搜索了数千个 Cas9 蛋白序列”，并从不同的细菌中确定了 79 个候选者。他们在模拟细胞内部环境的液体中构建了每种 Cas9，然后他们向每种混合物中添加了带有随机 PAM 代码的 DNA 片段。
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加州大学伯克利分校的 CRISPR 研究员 Patrick Pausch 说，大多数 Cas9 蛋白最终识别出独特的 PAM 序列——这一特性可以让生物工程师在更多位置切割 DNA，他没有参与这项研究。Šikšnys 说，蛋白质的不同大小（一种来自黄石间歇泉微生物的蛋白质，比标准蛋白质小 30%）也可能适用于不同的递送系统。
拥有更多 Cas9 选择也可能有助于研究人员规避对某些基因编辑疗法的免疫反应。先前的一项研究发现，在 125 名献血者中，58% 的人对来源于化脓性链球菌的 Cas9 具有抗体。来自更无害细菌的 Cas9 蛋白可能不太可能引发不良反应。
“我认为他们通过表征如此广泛的不同蛋白质，为社区提供了真正的服务，”爱荷华州立大学生物化学家 Dipali Sashital 说，她没有参与这项研究。Sashital 说，新工具有潜力，但指出这项工作是基础性的；该团队尚未证明这些蛋白质将在现实世界的基因编辑中发挥作用。
研究人员接下来计划在活生物体中测试一些蛋白质。Šikšnys 说，无论它们的表现如何，这个庞大的集合都说明了这些 DNA 切割酶的显着多样性：“这就像拥有多把剪刀而不是一把剪刀。”