北京大学Nature发布CRISPR研究重要成果

　　

生物通报道  来自北京大学的研究人员开发出了一个新型的CRISPR/Cas9 sgRNA文库，提出了一种基于sgRNA文库功能筛查和高通量测序分析的基因鉴别新方法。这些重要的研究成果在线发表在4月9日的《自然》（Nature）杂志上。

论文的通讯作者是北京大学生命科学学院的魏文胜（Wensheng Wei）研究员。其主要研究领域包括病原微生物感染分子机理，发展宿主导向的对抗病原微生物感染的治疗方法，以及肿瘤细胞转移的分子机制研究（BAMBANKER细胞冻存液 免费试用装火热申请中）。

近年来基因组编辑领域取得飞速的发展，锌指核酸酶（ZFNs）、转录激活因子样效应物核酸酶（TALENs）、CRISPR/Cas系统大大改变了科研人员在哺乳动物系统中研究基因及其功能的方式。

CRISPR/Cas系统最初被发现是细菌和古细菌为抵御病毒和质粒不断攻击而演化来的一种获得性免疫防御机制。在II型CRISPR/Cas系统中，Cas9内切酶家族在单导向RNA （single-guide RNA，sgRNA)引导下靶向和剪切外源基因，生成DNA双链断裂（DSBs）。CRISPR/Cas系统系统的高效基因组编辑功能已被应用于多种生物，包括人、小鼠、大鼠、斑马鱼、秀丽隐杆线虫、植物及细菌。相比于ZFNs和TALEN, CRISPR/Cas系统介导的基因组靶向实验在真核细胞中具有相似甚至更高的效率（延伸阅读：CRISPR研究先锋张锋博士Cell发表最新成果）。

在这篇文章中，研究人员报告称他们采用一种有效的方法构建出了一种新型的CRISPR/Cas9 sgRNA文库。利用文库功能筛查结合高通量测序分析，他们成功地鉴别出了对于炭疽和白喉毒素毒性至关重要的宿主基因，并在随后的细胞实验中对这些候选基因进行了进一步的功能验证。

尽管利用RNAi文库进行芯片筛查和混合筛查已被广泛应用于哺乳动物细胞系统遗传分析，它们受到一些局限，尤其是RNAi下调特异的基因往往不足以引起目的表型改变。因此，以基因敲除筛查为基础的方法受到人们的高度关注。

研究人员称，他们所开发的这种基于CRISPR的策略结合深度深度分析适用于功能基因组学研究。广泛地利用这一强有力的遗传筛查策略将进一步地推动以一种高通量的方式应用CRISPR/Cas系统开展基因功能研究，其不仅能够快速地鉴别对细菌毒性至关重要的基因，还将促成发现参与其他生物过程的基因。

（生物通：何嫱）

作者简介：

魏文胜 研究员

任职
2007- 现在，北京大学生命科学学院， 研究员
2005-2007，美国斯坦福大学医学院 (Stanford University School of Medicine, Stanford, CA) Research Associate
　　
教育
1999-2004，美国斯坦福大学 (Stanford University, CA) 遗传学系 博士后
1995-1999，美国密西根州立大学 (Michigan State University, E. Lansing, MI) 遗传学哲学博士
1993-1995，美国肯塔基大学 (University of Kentucky) 植物病理学系硕士/博士候选人
1987-1991，北京大学 生物化学理学学士

荣誉
美国加州乳癌研究基金 （California Breast Cancer Research Program Grant） 2000-2003

研究领域
1) 病原微生物感染的分子机理
2) 发展宿主导向的对抗病原微生物感染的治疗方法
3) 肿瘤细胞转移的分子机制研究

生物通推荐原文摘要：

High-throughput screening of a CRISPR/Cas9 library for functional genomics in human cells

Targeted genome editing technologies are powerful tools for studying biology and disease, and have a broad range of research applications1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. In contrast to the rapid development of toolkits to manipulate individual genes, large-scale screening methods based on the complete loss of gene expression are only now beginning to be developed8, 9. Here we report the development of a focused CRISPR/Cas-based (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated) lentiviral library in human cells and a method of gene identification based on functional screening and high-throughput sequencing analysis. Using knockout library screens, we successfully identified the host genes essential for the intoxication of cells by anthrax and diphtheria toxins, which were confirmed by functional validation. The broad application of this powerful genetic screening strategy will not only facilitate the rapid identification of genes important for bacterial toxicity but will also enable the discovery of genes that participate in other biological processes.