Science发表CRISPR基因组编辑重要成果

　　

生物通报道  利用两种互补的分析方法，Whitehead研究所和麻省理工学院-哈佛大学Broad研究所的科学家们，第一次在人类基因组中鉴别出了人类细胞系或培养人类细胞生存及增殖必需的基因宇宙。

他们的研究结果和在该研究中开发出的材料，不仅为全球科研团体提供了宝贵的资源，还可应用于发现各种人类癌症药物可靶向的遗传弱点。

科学家们早就知道酵母一类微生物中的必需基因。酵母的基因组较小且更易于操控。大多数常见酵母菌株都是单倍体，这意味着基因以单拷贝存在，使得研究人员敲除个别基因及评估对酵母的影响变得容易。然而，由于包括人类在内的哺乳动物基因组更为复杂，一直抗拒这样的基因敲除技术，其中包括RNA干扰——脱靶效应和不完全的基因沉默阻碍了它。

现在，通过利用突破性的CRISPR基因组编辑系统，Whitehead研究所成员David Sabatini和Broad研究所主任Eric Lander实验室的研究人员成功建立了一个全基因组单导向(sgRNAs)文库来筛查和鉴别细胞活力必需的基因。这一sgRNA文库靶向了差不多18,000个基因，其中近10%被证实是必不可少的。这些研究结果在线发布在本周的《科学》（Science）杂志上。

论文的第一作者、Sabatini和Lander实验室研究生Tim Wang说：“这是第一次研究报道人类细胞必需基因。解答了人们长期以来一直在询问的一个问题。”

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Wang说，正如预期的那样，许多必需基因与基本生物学过程，包括DNA复制、RNA转录和信使RNA翻译有关。但在这些必需基因中有近300个基因从前未确定特征，主要定位在核仁中，与RNA加工有关。这些基因的确切功能是将来研究调查的主题。

为了验证CRISPR筛查的结果，研究小组进一步在一个独特的单倍体人类细胞系中筛查了必需基因。通过在单倍体细胞中利用一种叫做基因捕获诱变（gene-trap mutagenesis）的方法，将之与CRISPR结果进行比较，研究人员发现确定的必需基因显著一致重叠。最后，该研究小组在源自两种癌症慢性髓性白血病(CML)和Burkitt淋巴瘤的细胞系中测试了他们的方法。就CML来说，新方法不仅确定了一些已知基因的必要性，发现了BCR和ABL1基因（BCR和ABL1易位是成功药物格列卫（Gleevec）的靶点），也揭示出了有可能成为这些癌症治疗靶点的其他基因。

Lander说：“能够在高度复杂的人类系统中瞄准必需基因，将为我们提供一些新见解：癌症一类的疾病是如何继续抵抗打败它们的努力的。”

Wang、Lander和Sabatini均对他们研究工作的潜在应用抱着极大的热情，它应该会加速鉴别癌症药物靶点，同时增进我们对药物耐药进化的理解。研究人员将这一巨大的潜力归因于CRISPR给人类遗传学带来的严谨性（延伸阅读：Science发布CRISPR基因编辑重大成果 ）。

Sabatini说：“这是我们我们第一次能够可靠地、准确地、系统地在哺乳动物细胞中研究遗传学。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

"Identification and characterization of essential genes in the human genome" Science, October 15, 2015 (online)

Tim Wang (1,2,3,4), K?vanç Birsoy (1,2,3,4,5), Nicholas W. Hughes (3), Kevin M. Krupczak (2,3,4), Yorick Post (2,3,4), Jenny J. Wei (1,2), Eric S. Lander (1,3,6, 8), and David M. Sabatini (1,2,3,4,7,8)