近日，北京大学刘涛教授课题组MolecularCell（IF=17.970)发表题为ImprovingtheefficiencyofCRISPR-Cas12a-basedgenomeeditingwithsite-specificcovalentCas12a-crRNAconjugates本文报道了生物正交化学方法对位点进行特异性修饰的研究论文Cas12a蛋白和5’端化学修饰crRNA生成共价Cas12a-crRNA复合物（cCas12a），不仅提高了Cas12a哺乳动物细胞中系统的基因组编辑效率也可用于CAR-T精确的基因敲入和细胞制备中的多重基因编辑。本研究是Cas12a该系统的广泛应用为改造其他低效率奠定了基础Cas家族提供了潜在的想法。
研究背景
CRISPR/Cas该系统已广泛应用于哺乳动物和其他物种的基因组编辑。常用于哺乳动物细胞基因编辑Cas除了熟悉的酶Cas除了蛋白质，还有V型Cas12a蛋白质Cas-9蛋白，Cas12a具有以下特点：①只需单个crRNA，而且体积更小，更容易送到细胞；②Cas12a切割后产生粘性末端，更有利于基因组的精确编辑；③识别的PAM序列（TTTN）不一致；④Cas12a远离其识别位点的切割位点，为连续多次编辑提供了可能；⑤脱靶率相对较低。CRISPR/Cas12a该系统已成为临床应用中潜在、更安全的选择。CRISPR/Cas12a该系统也有局限性——基因编辑效率相对较低，这极大地限制了该系统在生物医学领域的应用。研究报告，Cas12a只酸酶只能与一种约42种核酸酶合一nt的crRNA两者的亲和力较弱。研究人员推测CRISPR/Cas12a可能与系统的低编辑效率相同Cas12a和crRNA增强两者之间的相互作用可能是提高系统编辑效率的突破。
设计思路
针对Cas12a和crRNA研究人员提出了弱结合力问题Cas12a与crRNA通过基因密码子扩展技术，共价交联策略Cas12a核酸酶引入含有叠氮基团的非天然氨基酸，结合蛋白蛋白质晶体结构分析，特异性修饰到位Cas12a蛋白，并与5’端DBCO(二苯并环辛炔)修饰crRNA共价偶联产生活性核糖核蛋白复合物（RNP）。此策略将Cas12a和crRNA共价连接成一个组分，RNP复合物可以直接传递到细胞中，共价键也可以防止复合物在到达目标位点前解离，具有较高的安全性和准确性。
