每个人都在谈论CRISPR-Cas。这种生物技术方法提供了一种相对快速和简单的方法来操纵细胞中的单个基因，这意味着它们可以被精确地删除、替换或修改。此外，近年来，研究人员也在利用基于CRISPR-Cas的技术系统地增加或减少单个基因的活性。在基础生物学研究和植物育种等应用领域，相应的方法在很短的时间内已成为世界标准。
到目前为止，在大多数情况下，研究人员一次只能修改一个基因。有时，他们一次能做到两三个;在一个特殊的案例中，他们能够同时编辑7个基因。现在，位于巴塞尔的苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系的兰德尔·普拉特教授和他的团队开发了一种过程——正如他们在实验中证明的那样——可以一次修改细胞基因中的25个目标位点。就像普拉特指出的那样，如果这还不够，这个数字还可以进一步增加，达到几十甚至数百个基因。无论如何，这种方法为生物医学研究和生物技术提供了巨大的潜力。“多亏了这个新工具，我们和其他科学家现在可以实现我们过去只能梦想做的事情。”
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有针对性的，大规模的细胞重编程
细胞中的基因和蛋白质以许多不同的方式相互作用。由此形成的由数十个基因组成的网络确保了生物体的细胞多样性。例如，它们负责将祖细胞分化为神经元细胞和免疫细胞。普拉特说:“我们的方法首次使我们能够在一步之内系统地修改整个基因网络。”
此外，它为复杂的、大规模的单元编程铺平了道路。它可以用来增加某些基因的活性，同时减少其他基因的活性。这种活动变化的时间也可以被精确地控制。
这对基础研究很有意义，例如调查不同类型的细胞表现不同的原因，或对复杂遗传疾病的研究。它也将被证明是有用的细胞替代疗法，即用健康的细胞替代受损的细胞。在这种情况下，研究人员可以利用该方法将干细胞转化为神经细胞或产生胰岛素的β细胞等分化细胞，或者将分化后的皮肤细胞转化为干细胞。
Cas酶的双重功能
CRISPR-Cas方法需要一种称为Cas的酶和一个小RNA分子。它的碱基序列就像一个“地址标签”，极其精确地将酶导向染色体上指定的作用位点。ETH的科学家们已经创造了一个质粒，或者说是一个环状DNA分子，它储存了Cas酶和大量RNA地址分子的蓝图，按顺序排列:换句话说，就是一个更长的地址列表。在他们的实验中，研究人员将这个质粒插入人类细胞，从而证明了几个基因可以同时被修改和调控。
对于这项新技术，科学家们没有使用迄今为止大多数CRISPR-Cas方法中所使用的Cas9酶，而是使用相关的Cas12a酶。它不仅可以编辑基因，同时还可以将长长的“RNA地址列表”切割成单个的“地址标签”。此外，Cas12a可以处理比Cas9更短的RNA地址分子。普拉特说:“这些寻址序列越短，我们就能在质粒上容纳更多的序列。”
来源:苏黎世联邦理工学院
