新華社北京9月25日電 瑞士蘇黎世大學日前發布公報說，該校研究人員領銜的團隊成功改造一種源自細菌的小型蛋白質TnpB，并利用它設計出小巧而高效的“基因剪刀”，可望使基因編輯變得更容易。相關論文日前已發表在英國《自然·方法學》雜志上。
據介紹，基于CRISPR-Cas系統的新型基因編輯技術被稱為“基因剪刀”，已被廣泛應用于基因工程領域。CRISPR-Cas系統源自細菌防御病毒入侵的機制，其中用到的Cas蛋白質是由更小的分子演變而來，TnpB就是該技術常用蛋白質之一Cas12的“祖先”。
Cas蛋白質分子通常較大，要將它們運送到細胞內需要進行基因編輯的位置并不容易。科學界已嘗試將CRISPR-Cas系統中的Cas蛋白質分子替換成TnpB等前體分子，從而設計出更小巧的“基因剪刀”，但發現其編輯效率不高。最新研究中，蘇黎世大學等機構研究人員通過對TnpB分子進行改造，使其基因編輯效率提高了約4.4倍。在動物實驗中，患高膽固醇血癥的小鼠在經過用TnpB分子制成的“基因剪刀”治療后，膽固醇水平顯著降低。
新研究采用的TnpB分子提取自抗輻射奇異球菌，這是一種能耐受大劑量輻射和多種嚴苛環境的細菌。科研團隊利用自主研發的人工智能模型，預測了TnpB分子對小鼠細胞基因組中1萬多個靶向位點的編輯效果。
借助人工智能模型的預測，研究人員用常見的腺病毒載體運載TnpB分子，在動物實驗中實現高效的基因編輯，其中在小鼠肝臟和腦組織中的編輯效率分別達到75.3%和65.9%。由于TnpB分子僅由約400個氨基酸組成，基于該分子的“基因剪刀”只需單個病毒顆粒就能運載。作為對比，Cas9和Cas12蛋白質分子尺寸超過1000個氨基酸，需要使用更高的載體劑量。