PNAS：利用RNA控制CRISPR/Cas9基因编辑

　　

生物通报道  在过去的几年里，研究人员找到了一种方法利用天然存在的细菌免疫系统CRISPR/Cas9来失活或纠正任何生物体内的特定基因（延伸阅读：Nature：揭示CRISPR/Cas9的DNA靶向切割机制 ）。然而，CRISPR/Cas9持续地发挥基因编辑活性，带来了额外编辑不必要位点的风险。

现在，来自加州大学圣地亚哥医学院、Ludwig癌症研究所和艾希司制药公司（Isis Pharmaceuticals）的研究人员，证实了一种商业上可行的方法，利用RNA来按要求开启和关闭CRISPR-Cas9系统——只短暂激活CRISPR-Cas9，可永久编辑基因。这一研究发布在11月16日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

论文资深作者、加州大学圣地亚哥医学院细胞与分子医学系主任及教授、Ludwig癌症研究所细胞生物学实验室主任Don Cleveland博士说：“这些研究发现为成功利用设计的CRISPR RNA药物来实现多种治疗应用，尤其是治疗神经系统疾病提供了一个平台。”

CRISPR/Cas9的运作机制如下：研究人员设计一条“导向”RNA来匹配特定靶基因序列。这一RNA将Cas9酶引导至期望的位点，在那里Cas9切割DNA。细胞可以修复这一DNA断裂，由此失活这一基因。或者，研究人员可以诱导细胞用更健康的基因版本来替换靠近切割位点的片段。研究人员现正在各种应用中测试CRISPR/Cas9系统来修复致病缺陷基因。

新方法导入了一些化学修饰的、基于RNA的药物短暂激活CRISPR/Cas9基因编辑系统。利用了一种初始的、特异修饰的RNA来替换通常的导向RNA。这一RNA可以将Cas9的DNA切割活性引导至选择性靶基因处，着手进行编辑过程。但这种活性是短暂的，当清除导向RNA药物时编辑就会停止。扩展这一方法则可通过添加第二种化学修饰RNA药物引导失活Cas9酶编码基因来更快速地关闭这一分子剪刀。

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Cleveland说：“相比于当前的CRISPR/Cas9系统，我们开发的RNA药物有许多优势，例如提高了编辑效率和潜在选择性。此外，现在可按工业规模，以一种商业上可行的方式来有效合成它们。”

共同资深作者、艾希司制药公司高级副总裁C. Frank Bennet 博士说：“今天发布的研究工作提供了又一个Cleveland博士实验室与我们艾希司制药公司研究小组成功协作的范例。利用艾希司制药公司在开发RNA靶向复合物中的专业知识，研究小组证实了我们可以开发出一些分子来提高CRISPR机制的效率。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Synthetic CRISPR RNA-Cas9–guided genome editing in human cells

Genome editing with the clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats (CRISPR)-Cas9 nuclease system is a powerful technology for manipulating genomes, including introduction of gene disruptions or corrections. Here we develop a chemically modified, 29-nucleotide synthetic CRISPR RNA (scrRNA), which in combination with unmodified transactivating crRNA (tracrRNA) is shown to functionally replace the natural guide RNA in the CRISPR-Cas9 nuclease system and to mediate efficient genome editing in human cells. Incorporation of rational chemical modifications known to protect against nuclease digestion and stabilize RNA–RNA interactions in the tracrRNA hybridization region of CRISPR RNA (crRNA) yields a scrRNA with enhanced activity compared with the unmodified crRNA and comparable gene disruption activity to the previously published single guide RNA. Taken together, these findings provide a platform for therapeutic applications, especially for nervous system disease, using successive application of cell-permeable, synthetic CRISPR RNAs to activate and then silence Cas9 nuclease activity