Forskare har utvecklat en ny version av ett nyckel-CRISPR-genredigeringsprotein som visar effektiv redigeringsaktivitet och är tillräckligt liten för att förpackas i ett icke-patogent virus som kan leverera det till målceller. Hongjian Wang och kollegor vid Wuhan University, Kina, presenterar dessa rön i den öppna tidskriften PLOS Biology.
De senaste åren har sett en explosion av forskning som försöker utnyttja CRISPR-genredigeringssystem - som finns naturligt i många bakterier som ett försvar mot virus - så att de kan användas som potentiella behandlingar för mänskliga sjukdomar. Dessa system är beroende av så kallade CRISPR-associerade (Cas) proteiner, där Cas9 och Cas12a är de två mest använda typerna, var och en med sina egna egenskaper och styrkor.
En lovande idé är att paketera CRISPR-proteiner i ett icke-patogent virus, som sedan kan leverera proteinerna till målceller; där skulle de modifiera specifikt riktade DNA-sekvenser för att behandla sjukdomar. Det vanliga adenoassocierade viruset är dock litet, och även om vissa Cas9-proteiner kan passa inuti, är Cas12a-proteiner vanligtvis för stora.
Nu har Wang och kollegor identifierat en relativt liten version av Cas12a, kallad EbCas12a, som förekommer naturligt i en art av bakterieklassen Erysipelotrichia. Genom att avsiktligt byta ut en av proteinets aminosyrabyggstenar mot en annan, ökade de dess genredigeringseffektivitet.
När det appliceras på däggdjursceller i en maträtt i labbet visar detta modifierade protein – kallat enEbCas12a – en genredigeringseffektivitet som är jämförbar med den hos två andra Cas12a-proteiner som är kända för mycket exakt genredigering.
Forskargruppen visade sedan att enEbCas12a är tillräckligt liten för att användas för adenoassocierad virusbaserad genterapi. De modifierade enEbCas12a för att rikta in sig på en specifik kolesterolassocierad gen, förpackade den i viruset och administrerade viruset till möss med högt kolesterol. En månad senare fann de en signifikant minskning av kolesterolnivåerna i blodet hos de behandlade mössen, jämfört med möss som inte fick viruset.
Mer forskning kommer att behövas för att avgöra om enEbCas12a en dag kan användas för att ta itu med mänskliga sjukdomar. Icke desto mindre tyder dessa fynd på att det skulle kunna vara möjligt att använda adenoassocierat virus för att leverera Cas12a-proteiner för genterapi.
Författarna tillägger, "Den nya kompakta enEbCas12a, tillsammans med dess crRNA, kan paketeras i ett allt-i-ett AAV-system för bekväm genredigering in vitro och in vivo med hög trohet, vilket kan vara mycket fördelaktigt för framtida kliniska tillämpningar och fler verktygsutvecklingar inklusive allt-i-ett AAV-baserad multigenredigering, basredigering, primerredigering, etc."
