Cell Res发布重要基因表达调控新技术

来自Whitehead研究所的研究人员通过构建出一种叫做CRISPR-on的强大新基因调控系统，现在能够同时提高多个基因的表达，并精确操控每个基因的表达水平。他们证实这一系统能够有效应用于小鼠细胞、人类细胞和人类胚胎中。研究人员在发表于8月27日Cell Research杂志的一篇研究论文中对这一新系统进行了详细描述。

　　

生物通报道  来自Whitehead研究所的研究人员通过构建出一种叫做CRISPR-on的强大新基因调控系统，现在能够同时提高多个基因的表达，并精确操控每个基因的表达水平。他们证实这一系统能够有效应用于小鼠细胞、人类细胞和人类胚胎中。研究人员在发表于8月27日《细胞研究》（Cell Research）杂志的一篇研究论文中对这一新系统进行了详细描述。

Whitehead研究所创始人Rudolf Jaenisch说：“CRISPR-on是一种对研究许多生物学过程，尤其是研究基因功能和基因网络非常有用的新工具。相比于RNAi通常用于失活基因活性，CRISPR-on可以激活一些细胞基因。这一技术大大扩展了我们在培养细胞和动物中改变基因表达的能力。”

CRISPR-on系统是CRISPR/Cas (for "clustered regularly interspaced short palindromic repeat/CRISPR associated")的改良版本，CRISPR/Cas是在大多数细菌以及古菌中发现的一种天然免疫系统，可用来对抗病毒以及其他病原体对细菌的入侵。CRISPR/Cas依赖于Cas9，通过单导向RNAs（single- guide RNAs，sgRNAs)在特定的位点切割DNA。对于CRISPR-on系统，Whitehead研究小组对Cas9酶进行了改造，消除了它切割DNA的能力，添加了一个转录激活结构域。生成的酶无需永久改变DNA就可以提高基因的表达。

CRISPR-on能够在不同的水平上只激活所需基因，利用CRISPR-on可帮助科学家们提高我们对于各种疾病潜在转录网络的了解，并有可能找到治疗它们的新方法。

论文共同作者、Jaenisch 实验室研究生Albert Cheng 说：“许多的疾病，尤其是复杂疾病，涉及多个基因，这一系统可用于治疗上共同靶向及激活多个基因，挽救疾病表型。或者我们可以利用它来研究疾病中的基因网络，更好地了解这些疾病的运作机制。”

到目前为止，研究人员已利用CRISPR-on在人类细胞中同时激活了3个内源基因。

论文共同作者、Jaenisch 实验室Haoyi Wang 说：“我认为我们还需要开展更多的研究工作，看看CRISPR-on可以一次激活的基因数量的限制。我们想看看，我们是否能够得到激活10或以上基因的数据，看看这一系统能够做到的上限。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘花：

Multiplexed activation of endogenous genes by CRISPR-on, an RNA-guided transcriptional activator system

Technologies allowing for specific regulation of endogenous genes are valuable for the study of gene functions and have great potential in therapeutics. We created the CRISPR-on system, a two-component transcriptional activator consisting of a nuclease-dead Cas9 (dCas9) protein fused with a transcriptional activation domain and single guide RNAs (sgRNAs) with complementary sequence to gene promoters. We demonstrate that CRISPR-on can efficiently activate exogenous reporter genes in both human and mouse cells in a tunable manner. In addition, we show that robust reporter gene activation in vivo can be achieved by injecting the system components into mouse zygotes. Furthermore, we show that CRISPR-on can activate the endogenous IL1RN, SOX2, and OCT4 genes. The most efficient gene activation was achieved by clusters of 3-4 sgRNAs binding to the proximal promoters, suggesting their synergistic action in gene induction. Significantly, when sgRNAs targeting multiple genes were simultaneously introduced into cells, robust multiplexed endogenous gene activation was achieved. Genome-wide expression profiling demonstrated high specificity of the system.