| CRISPR-Cas基因編輯在基礎研究和臨床實踐上有重大的應用潛力，已經成為了當前生物醫藥研究中的熱點。目前廣泛使用的Cas9和Cas12a基因編輯系統存在分子量大、遞送困難、編輯位點有限、易于脫靶等缺陷。同時，這些基因編輯系統的底層專利均歸屬于歐美國家。自然界中存在著種類豐富的CRISPR-Cas系統，但其中被挖掘和表征的系統只是其中的冰山一角。研究和開發具有獨特性質的新穎CRISPR-Cas編輯系統，對于推測CRISPR-Cas的演化機制，豐富CRISPR-Cas基因編輯工具庫，推動CRISPR-Cas的應用和獲得具有自主知識產權的基因編輯系統都具有重要意義。
上?？萍即髮W季泉江課題組在 Molecular Cell 期刊發表了題為：Cas12n, early evolutionary intermediate nucleases of type V CRISPR, comprise a distinct family of miniature genome editors 的研究論文。
該研究成功開發了一類能在細菌和人類細胞中進行高效基因組編輯的新型微型CRISPR-Cas12n系統。
CRISPR-Cas12n是一類V-U4型CRISPR-Cas系統，與V型CRISPR系統的祖先——轉座相關核酸酶TnpB具有最近的親緣關系，可能是TnpB演化為其它V型Cas核酸酶的最早進化中間體。目前尚沒有對該類CRISPR-Cas系統的性質和功能的研究報道。
研究人員對CRISPR-Cas12n進行了系統表征并發現CRISPR-Cas12n是一類微型基因編輯系統（僅含400-700個氨基酸），識別罕見的AAN PAM序列， tracrRNA位于Cas12n mRNA內部，對被靶DNA序列產生兩次切割，效應復合體中Cas12n核酸酶可能為單體分子。這些特征均與TnpB較為相似，這進一步證明了Cas12n與TnpB兩者之間的親緣性。與同為V型CRISPR系統的Cas12a和Cas12f相比，Cas12n系統在PAM識別序列、tracrRNA所在位置以及效應復合物結構特征方面均存在顯著差異。
在篩選了多種不同來源的CRISPR-Cas12n系統后，研究人員發現其中一種來源于海洋放線菌Actinomadura craniellae的Cas12n核酸酶（AcCas12n）具有較高的基因編輯活性。研究人員對AcCas12n系統進行了相關表征，發現AcCas12n能夠高效地切割DNA雙鏈，產生黏性末端，并進一步確定了切口特征。此外，研究人員系統性地探索了AcCas12n對反應溫度、鹽離子濃度、二價金屬離子種類以及靶向序列長度的選擇性，獲得了最適宜的反應條件。該系統能夠在活細胞中進行高效基因組編輯，在細菌中的編輯效率接近100%，而在人體細胞中的編輯效率，最高接近80%。
研究人員還對AcCas12n系統進行了進一步優化，通過對引導RNA (sgRNA) 的優化改造，得到了優化版本Cas12Pro，進一步提升了該系統的編輯效率。此外，研究人員對Cas12Pro進行了全面的表征，包括在人體細胞中多個不同位點的編輯效率檢測、使用腺相關病毒（AAV）載體在人體細胞中進行基因編輯、使用Guid-seq檢測細胞全基因組水平的脫靶效應等。同時研究人員將Cas12Pro系統與目前最常用的Cas9和Cas12a系統進行比較。實驗結果發現，Cas12Pro系統在大多數位點的編輯效率接近Cas9和Cas12a系統，表明該系統在基因編輯領域具有重要的應用潛力。
CRISPR-Cas12n家族核酸酶是我國自主研發的新穎微型基因組編輯系統，擁有該家族系統的自主知識產權及底層專利。上?？萍即髮W季泉江課題組前副研究員陳未中和博士研究生馬佳誠為該論文的共同第一作者。上?？萍即髮W季泉江教授為通訊作者。上?？萍即髮W為第一完成單位。
（文章來源：news.bioon.com/article/cbe7e8098222.html） | 
