遗传学大牛Nature Methods发表新成果 用CRISPR打造DNA条码

　　

生物通报道：细菌一直在与病毒或入侵核酸进行斗争，为此它们演化出了多种防御机制，CRISPR–Cas9适应性免疫系统就是其中之一。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合，可以在引导RNA的指引下，靶标并切割入侵者的遗传物质。2012年研究者们利用这一特点，将CRISPR系统制成了强大的基因组编辑工具。

哈佛医学院和加州大学的研究人员最近在CRISPR–Cas9的基础上，开发了在活细胞中快速演化的DNA条码。这项研究发表在Nature Methods杂志上，文章通讯作者是哈佛医学院的著名遗传学家George M Church和加州大学圣地亚哥分校的Prashant Mali。

George M Church是哈佛医学院的遗传学教授、Wyss研究所的核心成员。他开发了首个直接基因组测序和DNA多重化方法，为1994年破译首个细菌基因组合2003年的二代测序技术奠定基础。他领导个人基因组项目，让公众参与进来分享基因组和健康数据。他想办法用DNA编码数据，暂时记录了活细胞中的事件。他将基因组读写技术结合起来，对细菌基因组进行迄今最大规模的重写。他还率先将CRISPR用于器官移植、逆转衰老和gene drive。（更多详细信息参见：George Church：好奇宝宝的巅峰之路）

研究人员构建了一种归巢引导RNA（hgRNA）。这种hgRNA会指导Cas9–hgRNA复合体到hgRNA自己的DNA位点。研究显示，归巢CRISPR–Cas9系统可以作为细胞内表达的基因编码，以可控的速度在体外培养的细胞中发生序列多样化。

随后，研究人员在细胞群体中进一步评估这些条码。他们的研究表明，归巢CRISPR条码可以用来记录谱系历史，而且条码RNA能够原位扩增，符合原位测序的先决条件。研究人员指出，这个方法有广泛的应用前景，比如深度谱系示踪、细胞条码、分子条码，可用来分析癌症生物学机制和连接组（connectome）图谱。

近年来基于核酸酶的基因组编辑工具特别火，比如ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9。这些可编程的核酸酶会在基因组中制造双链断裂，然后通过同源重组进行修复。不过，DNA双链断裂可能会带来基因组异常和细胞毒性，在编辑多个位点时这个问题尤为突出。Church及其同事为此开发了一种新的基因组编辑工具——可编程的胞苷脱氨酶。（更多详细信息参见：遗传学大牛Nature子刊发布基因组编辑新工具）

前不久Church还给生物学领域扔下了一枚大炸弹。他和同事在bioRxiv上提前发表研究指出，大肠杆菌E. coli的生长速度拖累了科研进展，应当用世界上生长最快的细菌取而代之。他们认为，需钠弧菌（V. natriegens）其实是更好用的替代物。（更多详细信息参见：Science新闻：遗传学大牛挑战传统模式生物）

生物通编辑：叶予

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