一种新型CRISPR技术不搞基因编辑,而是直接摧毁细胞。它已经展现出能杀死病变细胞、同时不碰健康细胞的潜力。这个技术目前主要还在培养皿里的细胞上做测试,但如果能用于生物体,它就可能成为治病和推进科研的一件利器。
基于CRISPR的基因编辑技术彻底改变了科学和医学,有望从根上修复遗传病。Cas9是最有名的CRISPR蛋白之一,它就像一把分子剪刀,能精确地编辑DNA。
现在,一项新技术用上了一种新发现的CRISPR蛋白Cas12a2,它就像一台碎纸机。一旦被目标激活,它就会把基因组撕个稀巴烂。这一招很致命,研究人员可以给它编个程,让它去摧毁被病毒感染的细胞或癌细胞。
“从医学诞生那天起,一个老大难问题就是:怎么才能在清除有害细胞的同时,不伤到健康细胞?”犹他大学健康中心的生物化学研究生贾里德·汤普森说,他也是这篇论文的共同第一作者之一。“现在全世界搞生物医学研究的人,很多都在盯着这个问题。Cas12a2则是探索这个问题的一个特别有潜力的工具。”
研究结果发表在《自然》杂志上。
“它的目标就是见什么毁什么”
在最常见的CRISPR基因编辑中,一种名为Cas9的蛋白质会识别特定的DNA序列,并在该位置精确地切割一次。Cas12a2与常规CRISPR一样,能识别高度特异的基因序列——这个序列存在于一种名为RNA的中间产物中,而不是在DNA本身里。而且,与常规CRISPR一样,研究人员可以轻松指定哪个序列来激活Cas12a2。但Cas12a2一旦锁定目标,它就会开始切割DNA,并且不会停止。
“它的目标不是修复任何东西,而是摧毁眼前的一切,”犹他大学健康学院生物化学系助理教授、该论文的共同资深作者之一杨柳博士说。
目标细胞因DNA损伤而崩溃,最终自我毁灭。这听起来可能危险大于疗效。但研究人员可以轻松地使该分子被癌细胞或危险病毒特有的RNA序列激活。
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抗癌CRISPR
研究人员将Cas12a2瞄准了KRAS基因里的一种致癌突变。这种突变会导致细胞癌变并过度增殖。在培养皿中,Cas12a2使携带该突变的人类肺癌细胞的生长减少了50%——效果与顺铂等成熟的抗癌药物相当。
但与化疗药物不同,Cas12a2根本不影响KRAS正常的细胞。
“我们正在研究的这种酶具有极高的特异性,”Liu说。“它不会碰健康细胞。所以,如果考虑把它用在癌症治疗上,那就可以在没有副作用的情况下治疗癌症。这让我们非常震惊。我们以前不知道还能这样。”
靶向传染病
当研究人员将Cas12a2瞄准病毒RNA时,它还能高效杀死被人乳头瘤病毒(HPV,可导致生殖器疣或宫颈癌)感染的细胞。Akribion Therapeutics公司的合作研究人员发现,Cas12a2在培养皿中使感染细胞的生长减少了90%以上,同时不伤害健康细胞。
将靶向HPV的Cas12a2注射到小鼠体内受病毒感染的肿瘤中,同样减缓了肿瘤生长,表明该策略可在疾病动物模型中发挥作用。刘表示,Cas12a2还可以轻松设计,以靶向其他病毒性疾病,包括HIV。
前进之路
Cas12a2要用于人类治疗,还有很长的路要走。迄今为止,绝大多数Cas12a2测试都是在培养皿里的细胞中进行的;在患者临床试验成为可能之前,还需要更多研究来测试其在动物模型中的有效性和安全性。
汤普森提醒道:“如果你要治疗一个生物体,不同的器官系统可能会摄取Cas12a2。而且我们还不知道,仅仅是这种蛋白质的存在,即使未被激活,会对生物体产生什么影响。”研究人员补充说,除了安全性问题外,将足够的Cas12a2送到需要它的身体部位也将是一个根本性挑战。
不过研究人员依然乐观。除了治疗病毒感染和癌症,刘还认为,该分子杀伤细胞的潜力可用于治疗神经退行性疾病——通过清除大脑中产生毒素的细胞来实现。或者,该分子可用于杀死消耗资源却不发挥作用的病变细胞,从而逆转其他与衰老相关的疾病。
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这项研究的下一步是什么?刘博士表示:“攻克不治之症。”
更多信息:Yang Liu,利用CRISPR–Cas12a2通过RNA触发杀伤细胞,《Nature》 (2026)。 DOI: 10.1038/s41586-026-10466-y。 www.nature.com/articles/s41586-026-10466-y
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