CRISPR-Cas13：靶向 RNA 的 “RNA 手术刀”

CRISPR-Cas 系统原本是细菌抵御病毒入侵的天然免疫武器，其中 Cas9、Cas12 是大名鼎鼎的 DNA 剪刀，能够精准切割基因组 DNA，实现基因敲除、点突变等基因组编辑。而 Cas13 家族则是一类特殊的 CRISPR 效应蛋白——它不切割 DNA，专一靶向 RNA，凭借独特的 RNA 切割能力和旁切效应，开辟了 RNA 操控、核酸检测的全新赛道。

一、Cas13 家族成员
Cas13 属于 2 类 VI 型 CRISPR 系统，目前经典亚型共 4 种：Cas13a（旧称 C2c2）、Cas13b（C2c4）、Cas13c（C2c7）与 Cas13d（CasRx）。

l Cas13a（LwaCas13a）：最早被深入研究，是 SHERLOCK 检测技术的核心工具；

l Cas13b：部分成员在哺乳动物细胞中敲降效率高、旁切活性突出；

l Cas13c：目前研究与应用相对较少；

l Cas13d（CasRx）：蛋白体积最小，易于用 AAV 病毒递送，非常适合动物体内 RNA 调控。

与 Cas9 识别 DNA 依赖 PAM 不同，部分 Cas13 亚型识别靶 RNA 时依赖 PFS（原间隔侧翼序列），且 PFS 的位置与碱基偏好因亚型而异：以 Cas13a 为例，其偏好 crRNA 配对区域下游（3' 端）的 A/U 碱基，PFS 是否匹配会直接影响该亚型的激活效率；而 Cas13d 等亚型则不依赖 PFS。

二、Cas13 工作机理
Cas13 发挥功能依靠 crRNA（向导 RNA）的引导。crRNA 分为两段：一段是固定骨架，用来结合 Cas13 蛋白；另一段是 spacer 间隔序列，可以按照碱基互补配对原则，搜寻并结合目标 RNA。

静息状态：单独的 Cas13 蛋白内部两个 HEPN 核酸酶结构域处于自抑制状态，没有切割活性；只有和 crRNA 组装成 RNP 核糖核蛋白复合物后，才具备靶标识别能力。

靶标识别激活：RNP 复合物在细胞内搜寻 RNA，一旦 crRNA 的 spacer 和靶 RNA 成功互补配对，并且满足 PFS 序列要求，Cas13 蛋白发生构象变化，HEPN 结构域被激活，产生两种 RNA 切割活性：

l 顺式切割（cis 切割）：切断自身结合的这条靶 RNA，让 mRNA 降解，降低基因的蛋白表达水平，实现 RNA 敲降（knockdown）。注意：这只是降解转录出来的 RNA，不会改变基因组 DNA 序列，不属于基因敲除（knockout）；只要细胞持续转录新的 mRNA，基因依然存在。

l 旁切 / 反式切割（trans/collateral 切割）：Cas13 一旦被靶 RNA 激活，就会不分序列，无差别切碎周围所有游离的单链 RNA。这是 Cas13 最标志性的特性，也是一把双刃剑。

Cas13a基因编辑机理图

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