DNA 編輯系統 CRISPR-Cas9 正在徹底改變科學家處理遺傳問題和疾病的方式。大多數研究人員使用一種特定的 Cas9 蛋白版本來改變 DNA，該版本來源於化膿性鏈球菌。但其他微生物也攜帶自己的版本，這些版本在不同的位置切割基因，可能有助於研究人員設計更精確和靈活的療法。在一項發表於《自然通訊》的新研究中，研究人員分析了數十種 Cas9 變體，揭示了這些“分子剪刀”識別和剪斷 DNA 方式的廣泛多樣性。
為了切割遺傳物質，Cas9 需要一個“引導” RNA 分子，將蛋白質引導至特定的 DNA 序列——並且該序列需要以一個稱為原間隔區相鄰序列基序 (PAM) 的短 DNA 程式碼串結尾。Cas9 只能在其特定 PAM 恰好已經存在的位置切割 DNA。維爾紐斯大學生物化學家 Virginijus Šikšnys 說，這種嚴格的要求限制了研究人員可以編輯基因的位置，他是該研究的主要作者。
為了拓寬他們的選擇範圍，Šikšnys 說，生物學家在“資料庫中搜索了數千個 Cas9 蛋白序列”，並從不同的細菌中確定了 79 個候選者。他們在模擬細胞內部環境的液體中構建了每種 Cas9，然後他們向每種混合物中添加了帶有隨機 PAM 程式碼的 DNA 片段。
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加州大學伯克利分校的 CRISPR 研究員 Patrick Pausch 說，大多數 Cas9 蛋白最終識別出獨特的 PAM 序列——這一特性可以讓生物工程師在更多位置切割 DNA，他沒有參與這項研究。Šikšnys 說，蛋白質的不同大小（一種來自黃石間歇泉微生物的蛋白質，比標準蛋白質小 30%）也可能適用於不同的遞送系統。
擁有更多 Cas9 選擇也可能有助於研究人員規避對某些基因編輯療法的免疫反應。先前的一項研究發現，在 125 名獻血者中，58% 的人對來源於化膿性鏈球菌的 Cas9 具有抗體。來自更無害細菌的 Cas9 蛋白可能不太可能引發不良反應。
“我認為他們透過表徵如此廣泛的不同蛋白質，為社群提供了真正的服務，”愛荷華州立大學生物化學家 Dipali Sashital 說，她沒有參與這項研究。Sashital 說，新工具有潛力，但指出這項工作是基礎性的；該團隊尚未證明這些蛋白質將在現實世界的基因編輯中發揮作用。
研究人員接下來計劃在活生物體中測試一些蛋白質。Šikšnys 說，無論它們的表現如何，這個龐大的集合都說明了這些 DNA 切割酶的顯著多樣性：“這就像擁有多把剪刀而不是一把剪刀。”