يقوم محرر كريسبر الجديد بتغيير الأدينين والسيتوزين والجوانين في نفس الوقت

التطور الموجه في الموقع هو محاكاة للانتقاء الطبيعي في المختبر. يُدخل العلماء العديد من الطفرات العشوائية في الجين المطلوب، ثم يختارون المتغيرات الأكثر نجاحًا. هذه الطريقة ضرورية للإنشاء السريع للبروتينات والخلايا ذات الخصائص الجديدة (على سبيل المثال، مقاومة الأمراض والسموم). وفي الطبيعة، فإن هذه الخصائص لن تظهر من تلقاء نفسها إلا بعد ملايين السنين أو لن تظهر على الإطلاق. الطريقة ذات صلة للغاية: في وقت واحد تقريبا، تم إنشاء نظامين آخرين يمكن أن يحلوا محل العديد من النيوكليوتيدات في وقت واحد. واعتمد مؤلفو الدراسة، التي نُشرت في مجلة Nature Communications، على نظام المقص الجزيئي CRISPR/Cas9، الذي يمكنه قطع الحمض النووي في مواقع محددة كأساس. تعتبر هذه الطريقة جيدة لإيقاف الجينات الضارة أو إدخال تسلسل مستهدف بدلاً من التسلسل المقطوع. ومع ذلك، من أجل التطور الموجه، من الضروري عدم كسر الجين، ولكن تغيير تسلسله بأقصى عدد ممكن من المتغيرات. أخذ العلماء بروتين Cas9n، الذي لا يقطع شريطي الحمض النووي، مثل Cas9 العادي، ولكنه يقطع شريطًا واحدًا فقط. تم إدخال مجمع من العديد من الإنزيمات مباشرة داخل Cas9n – إنزيمات السيتوزين والأدينين دياميناز (يمكن أن تفسد السيتوزين والأدينين) وجليكوزيلاز الحمض النووي، الذي يزيل القواعد التالفة من السلسلة. ولإزالة الجوانين، أضاف العلماء نسخة معدلة من الجليكوزيلاز البشري إلى التصميم. النظام يسمى smACGmax. يعمل النظام على النحو التالي: يتم تشكيل فراغ على أحد سلاسل الحمض النووي بدلاً من القواعد التالفة والمزالة، ويتم قطع الشريط الثاني، الذي يقوم نظام الإصلاح عادةً باستعادة الأول من خلاله. في هذه الحالة، لا يمكن لنظام إصلاح الأساس (BER) أن يعمل. تقوم إنزيمات البوليميراز الخلوية بإدخال قواعد عشوائية في مكان الأدينين أو السيتوزين أو الجوانين الذي تمت إزالته. تم اختبار النظام على الخلايا البشرية (HEK293T وHLa). قام العلماء بتعديل جين HBEGF، الذي يشفر مستقبلًا يسمح لسم الخناق بدخول الخلايا. أنشأ المحرر آلاف المتغيرات العشوائية لهذا المستقبل في مزرعة الخلايا. تمت إضافة مادة سامة إلى الوسط المغذي، ولم تنجو إلا تلك الخلايا التي تبين أن المستقبل فيها عن طريق الخطأ هو مناعي. لاحظ مؤلفو الدراسة أن تحرير الجوانين يعمل بثبات فقط في وجود تسلسل نيوكليوتيد معين (NGR motif) قريب، وبالتالي فإن كفاءة استبدال الجوانين أقل من كفاءة القواعد الأخرى.