中国青年报客户端讯（中青报·中青网记者胡春艳）8月14日，天津医科大学基础医学院生化系、天津市免疫学研究所张恒团队联合中国科学院武汉病毒所邓增钦团队，在《自然》(Nature）发表研究论文，揭示了Ⅶ型CRISPR – Cas系统的生物学功能和分子机理，也为更安全、更精准地治疗人类相关疾病提供了可能性。

据了解，细菌、古菌等微生物，是地球上历史最悠久的生物形式之一。在地球数十亿年变迁中，凭借各自的免疫系统，细菌等微生物与病毒互相厮杀、制衡、生存。其中，CRISPR–Cas系统是细菌和古菌抵抗病毒入侵的适应性免疫系统，研究并利用好这一免疫系统，可将其应用到人体细胞中，像电脑中的杀毒软件一样，清理人体中的病毒或对遗传病中的致病基因进行精准“敲除”。

根据Cas效应蛋白的不同，可将其分为两大类共七型。其中，第1类系统由多个效应蛋白与向导RNA组成复合体行使功能，包括Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ和Ⅶ型；第2类系统由单个效应蛋白与向导RNA形成复合体，包括Ⅱ，Ⅴ和Ⅵ型。Cas9、Cas12和Cas13分别为Ⅱ、Ⅴ和Ⅵ型系统的效应蛋白，是广泛应用的DNA和RNA编辑工具。目前，Ⅰ–Ⅵ型系统的功能和机制研究相对深入，然而，Ⅶ型作为一种候选CRISPR-Cas系统，其生物学功能和分子机理此前尚不清楚。

团队研究发现，候选的Ⅶ型CRISPR复合体对核酸酶（Cas14）的招募依赖于底物RNA与crRNA序列的互补配对。细胞功能实验进一步证实，这一复合体能够序列特异性识别细胞内转录本，靶向敲低基因表达，并能够对抗噬菌体对宿主大肠杆菌的感染，是具有适应性免疫功能的真正CRISPR系统。底物RNA依赖的复合体组装使这一系统有可能被进一步开发成为高精准可编程的RNA靶向编辑工具。

靶向RNA的CRISPR工具的一个主要特点是可编程性，它可以直接编辑或降解突变的mRNA，精准地纠正基因表达异常。与DNA编辑不同，RNA编辑不产生永久性基因改变，这减少了脱靶效应和潜在的副作用，使其更具安全性，为开发精准医疗提供了新方法。因此Ⅶ型CRISPR编辑工具对药物开发以及临床治疗具有巨大的潜在价值。综上，该研究首次对Ⅶ型CRISPR–Cas系统的功能进行了表征，深入阐明了这一系统独特的组装机制、底物RNA识别和切割模式，为基于Ⅶ型CRISPR系统的RNA操控工具在生物技术应用中的设计与开发奠定了基础。

张恒教授和武汉病毒所邓增钦研究员为论文的共同通讯作者。天津医科大学基础医学院杨洁博士、研究生李徐梓超、何秋秋、王枭燊、王童谣和武汉病毒所研究生唐晶晶为该论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、天津市自然科学基金、中国科学院“百人计划”项目的支持。

来源：中国青年报客户端

我国科学家《自然》发文揭示新型CRISPR–Cas系统分子功能机制