Nature Biotechnology：CRISPR再获重要改良

　　

生物通报道：Broad研究所的研究团队日前开发了一个独特的CRISPR-Cas9基因控制系统。该系统只需要催化活性的Cas9，就能在同一个细胞中敲除和激活不同基因。这一重要成果发表在十月五日的Nature Biotechnology杂志上，文章的通讯作者是Broad研究所Silvana Konermann，CRISPR技术先驱张锋（Feng Zhang）博士也参与了这项研究。

研究人员针对sgRNA进行改造，使其具备14-15bp靶标序列和MS2茎环结构（MS2 binding loops）。研究显示，这种sgRNA可以指导有催化活性的Cas9激活基因表达，而不造成双链断裂。

CRISPR-Cas9是细菌在漫长的进化史中演化出的重要防御机制。这个监控体系能够根据引导RNA的指示，靶标并降解入侵者的遗传物质。现在，CRISPR-Cas9已经成为了炙手可热的基因组编辑工具，帮助世界各地的研究者们解决多种问题。

科学家们最初是用CRISPR-Cas9特异性的修改基因序列，该系统被认为是基因组工程领域的革命性工具。天然蛋白Cas9就像分子剪刀一样，能够精确切割或编辑特定的DNA片段。具有催化活性的sgRNA:Cas9复合体与目标DNA结合之后，会通过RuvC和HNH结构域诱导双链断裂。（延伸阅读：CRISPR只是基因组编辑？你已经OUT了）

后来，人们也开始通过CRISPR-Cas9对基因活性进行调控。向Cas9的核酸酶结构域引入突变，可以获得催化失活的Cas9，实现基因编辑以外的调控功能。举例来说，将这种dead Cas9（dCas9）与特定蛋白结构域结合，可以抑制或激活相应基因的表达。

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此前，在一个细胞里同时进行基因敲除和转录激活，需要使用不同的Cas9蛋白。这项研究建立了最简化的CRISPR基因控制系统，只需要有催化活性的野生型Cas9，就能够达到同样的效果。

研究人员把sgRNA靶标序列的长度减少到14–15nt，然后给sgRNA添上MS2茎环结构。将这些dead sgRNA（dRNA）与催化活性的Cas9联合使用，就不会引起双链断裂，而是激活基因转录。

研究表明，这种CRISPR-Cas9系统的确能够在黑色素瘤细胞中，同时敲除和上调不同的靶基因。此外，研究人员还分析了dRNA对转录激活和indel形成的影响，评估了它们的脱靶效应。

 

生物通编辑：叶予

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