近日，Cell子刊《Molecular Cell》上新发了一篇题为“Introducing a Spectrum of Long-Range Genomic Deletions in Human Embryonic Stem Cells Using Type I CRISPR-Cas”的文章，揭示了一种新版本的CRISPR工具。

来自密歇根大学的国际团队在细菌体内发现了一种I型CRISPR-Cas3，证实其可以剪切人类细胞中的长片段DNA，类似于“DNA粉碎机”。

新版本CRISPR

CRISPR源自细菌体内的一套天然“免疫机制”，被用于防御入侵病毒和外源DNA。近十年，CRISPR被发现、挖掘，已经成为真核基因组编辑的常用工具之一。

我们现在常常提及的“魔剪技术”是指II型或V型CRISPR，传统组成包括基础版酿脓链球菌Cas9酶（SpCas9）、引导RNA（gRNA）。

现在，在这一新研究中，科学家们发现的是一种I型CRISPR。在细菌体内，I型CRISPR实际上比II型CRISPR更为常见。

他们发现，相比于现有的CRISPR-Cas9，I型CRISPR-Cas更擅长定位、删除更长的DNA片段。团队负责人、密歇根大学的Yan Zhang教授认为，这对于解析疾病病因，甚至于治疗与长片段DNA相关的疾病有着重要意义。

“DNA粉碎机”

他们以胚胎干细胞和HAP1细胞为材料，证实I型CRISPR能够依靠多亚基核糖核蛋白（RNP）复合体Cascade，识别目标DNA，随后在Cas3的作用下逐步降解DNA。

This is a representation of how the new technique is made possible in human cells (top box) and how it acts on DNA to create long-range deletions starting at a precise point. [Zhang lab, University of Michigan]

结果显示，这一剪切工具的编辑效率达到13-60%，且能够完成从几百到10万碱基的不同剪切。这些结果凸显了这一CRISPR-Cas3在长片段剪切上的潜能。

研究团队将这一工具称为“带有马达的DNA粉碎机”，因为它能够沿着DNA基因组移动一定距离，并且能够剪切基因。

此外，相比于CRISPR-Cas9系统，CRISPR-Cas3需要的引导RNA更长，而且因为目标搜索和剪切是两个步骤，所以CRISPR-Cas3可能更好控制，不太可能在错误的地方进行剪切。

Cas可以在需要的地方进行剪切，但是只能剪一刀。现在，这一最新发现的Cas3可以沿着染色体移动，并且进行成千上万的碱基删除。这意味着，它可以成为一个强大的基因筛选工具。

当科学家们研究非编码长链DNA时，这一工具可能会特别有用。此外，研究人员表示，Cas3在染色体上长距离传播的能力是现有Cas9技术无法实现的。所以，如果设计一种特殊的Cas3版，即能够沿着染色体延伸，但是无法剪切DNA，这或许可以成为基因工程领域的一个传递平台。

参考资料：

[1] Researchers develop treatment that turns tumors into cancer vaccine factories

[2]Introducing a Spectrum of Long-Range Genomic Deletions in Human Embryonic Stem Cells Using Type I CRISPR-Cas