说到2022年,得克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队在《Nature》杂志上展示了一种叫做SuperFi-Cas9的东西。通过给SpCas9蛋白仅加上7个氨基酸的突变,就能让它在编辑目标DNA的时候少出错,同时不降低编辑效率。科研人员把这种表现称为“高保真”,还特意给它起了个名字叫SuperFi-Cas9。不过呢,论文当时留下了个问题:这个新工具在哺乳动物细胞里表现怎么样?直到今年5月,也就是2022年5月,预印本平台《bioRxiv》公布了答案。结果显示,SuperFi-Cas9虽然在人类细胞里确实能保持高保真度,但它的工作效率大不如前。在给EGFP基因做中断实验的时候,科研人员发现SuperFi的表现比野生型、Hypa-SpCas9还有SpCas9-HF1都要差,只有在个别位点才勉强跟野生型差不多。用Western blot检测排除了表达量不足的问题后,大家还是觉得这个工具在哺乳动物细胞里有点力不从心。 接下来研究人员给SuperFi-Cas9安排了更难的考题——错配位点测试。大家都知道错配位点既难编辑又容易脱靶,是个“高危区”。没想到的是,SuperFi不仅在18-20错配位点保持了低脱靶,连14-17错配位点也显示出很高的特异性。把全基因组的脱靶频率拉通看一下,SuperFi的误伤率比Blackjack-SpCas9-HF1和evoSpCas9还要低,成为了目前保真度最高的选手。 既然SuperFi这么“锋利”,团队决定把它塞进碱基编辑器和先导编辑器里试试看效果怎么样。结果有好有坏:像SuperFi-CBE和SuperFi-ABE7这两种碱基编辑器的编辑活性明显下降了很多;倒是SuperFi-ABE8e这种高保真工具能够保住原有活性;而SuperFi先导编辑器则几乎没有什么编辑活性。 最后呢,团队总结了一下:虽然SuperFi在哺乳动物细胞里有点“降级”,但它还是用ABE8e实验证明了高保真和高活性是可以兼得的。接下来科研人员需要搞清楚两件事:为什么7个突变会让这个蛋白在哺乳动物细胞里工作时打折扣?怎么才能打磨出既锋利又耐用的下一代“双高”Cas9呢?答案可能就在结构生物学和高通量筛选的交叉点上——只有把分子机制吃透了,才能把“保真—活性”这个天平调到理想的位置。