今日《细胞》：首个CRISPR-Cas9小分子抑制剂找到了！

来源：学术经纬

在今日发表于最新一期《细胞》杂志上的论文中，一篇关于CRISPR-Cas9小分子抑制剂的研究吸引了业内的广泛关注。一些专家指出，基因编辑只是工具。在不同的人手中，它可以造福人类，也可以给人类带来危害。在它引起危机之前，我们最好还是先找到“解药”。

本研究由Broad研究所的Amit Choudhary教授所主导。研究人员们将注意力放在了SpCas9蛋白上，这是一种CRISPR-Cas9基因编辑系统中常用到的蛋白。在针对HIV感染、视觉疾病、肌营养不良症、以及其他罕见遗传性疾病的基因疗法中，这种蛋白扮演了关键作用。

研究人员们指出，只有对基因疗法进行精确的调控，这些疗法才能减少潜在风险，给患者带来最好的疗效。作为一种核酸内切酶，SpCas9蛋白就像一把剪刀，能够切开DNA。如果它在人体内失控，就会疯狂破坏人类的基因组，带来不可想象的严重后果。因此，我们必须有一道保险，在它失控前及时控制它的活性。

目前，我们已经找到了一些能够靶向SpCas9的蛋白质。但它们体积太大，无法顺利进入细胞。此外，它们在体内也容易被蛋白酶所降解，还有可能带来额外的免疫反应。为了寻找到更有效，更安全的SpCas9抑制剂，研究人员们决定筛选出一款小分子药物，填补这一领域的空白。

▲通过荧光变化筛选小分子抑制剂的示意图（图片来源：参考资料[1]）

研究中，科学家们对CRISPR-Cas9的活性进行了高通量的评估，以测试哪些小分子药物能够有效抑制其活性。为此，他们搭建了两套体系。第一套体系能够监测SpCas9蛋白能否与荧光标记的DNA结合，第二套体系则能自动评估荧光发生的变化（表明SpCas9完成了对DNA的剪切）。

换句话说，如果在某种小分子的作用下，SpCas9无法顺利结合DNA，或者是无法对DNA完成剪切，就说明这种小分子对CRISPR-Cas9系统产生了有效的抑制。

顺着这一思路，研究人员们成功筛选出了两种化合物。它们能在哺乳动物的细胞系中，剂量相关地抑制SpCas9的活性。也就是说，这两种化合物的含量越高，SpCas9被抑制得就越厉害。

▲本研究的图示（图片来源：参考资料[1]）

值得一提的是，这些化合物对另一款应用广泛的Cas蛋白——Cas12a没有抑制性，这表明了其特异性。

“这些发现为快速筛选SpCas9和其他CRISPR相关核酸酶的小分子抑制剂奠定了基础，” Choudhary教授说道：“抑制这些核酸酶的小分子抑制剂有潜力在基础研究、生物医学、以及生物技术等领域得到广泛应用。”

但研究人员们也指出，这些具有潜力的化合物，目前并不能直接用于人体。将来，研究人员们计划首先确认这些分子如何结合SpCas9：gRNA复合体，理解作用机制。然后，我们才会对其效果进行优化。此外，研究人员们还需要确认这些分子不会带来其他副作用。

参考资料：

[1] Basudeb Maji et al., (2019), A High-Throughput Platform to Identify Small-Molecule Inhibitors of CRISPR-Cas9, Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.04.009

[2] Researchers identify drugs that block CRISPR-Cas9 genome editing, Retrieved May 2, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-05/cp-rid042519.php