《细胞》特辑：CRISPR/Cas9技术

Cell杂志介绍了CRISPR/Cas9的研究进展，以及在不同领域中的应用。在过去两年中，共有大约650篇关于CRISPR/Cas9技术的文章发表，这些论文涉及特殊特征的动物模型，基因编辑相关的疾病，还有基因敲入，可逆敲除，基因激活和表达等多方面领域。而且在如HIV，疟疾，癌症等人类疾病中也有应用，而这一专辑就通过多篇文章描述了CRISPR/Cas9技术的应用广度。

　　

生物通报道：“Cell Press Selections”是由Cell出版社推出的一份推荐文章集合手册，主要介绍某个生命科学研究领域最新的进展及突出成果。相关特辑内容包括研究论文，评论性文章以及snapshots，涉及了同一领域的方方面面，更为重要的是这些文章由赞助商赞助，可以免费获取。

CRISPR-Cas系统已经成功作为一种工具，在人类细胞中执行高效、高特异性的全基因组筛选，2014年在增强靶标特异性方面又取得了巨大的进步，为寻找人类健康和疾病相关的基因功能，开辟了无限的可能性。

Cell杂志以这种新技术为焦点，介绍了CRISPR/Cas9的研究进展，以及在不同领域中的应用。在过去两年中，共有大约650篇关于CRISPR/Cas9技术的文章发表，这些论文涉及特殊特征的动物模型，基因编辑相关的疾病，还有基因敲入，可逆敲除，基因激活和表达等多方面领域。而且在如HIV，疟疾，癌症等人类疾病中也有应用，而这一专辑就通过多篇文章描述了CRISPR/Cas9技术的应用广度。

Development and Applications of CRISPR-Cas9 for Genome Engineering

在生命科学研究中，一些可以删除、插入和修饰细胞或生物体DNA序列的技术，使得阐析特异基因和调控元件的功能成为可能。多重编辑可进一步实现在更大的规模上调查基因或是蛋白质网络。同样，操控转录调控或是特异位点的染色质状态可以揭示出细胞内遗传物质的组织和利用机制，阐明基因组结构与功能之间的关系。

在生物技术中，精确地操控遗传构件和调控机器还可以推动逆向操控或重建有用的生物系统，例如在工业相关的生物体中提高生物燃料生产信号通路或是构建出抗感染的作物。此外，基因组工程学正在推动新一代的药物研发和医药治疗。同时干扰多个基因可以模拟出作为复杂多基因疾病基础的累加效应，促成新的药物靶点，而基因组编辑则可以在人类基因治疗的背景下直接纠正有害突变。

真核生物基因组包含数以亿计的DNA碱基，因此难于对其进行操控。开发出借助同源重组（HR）的基因打靶技术是基因组操控取得的一个突破。通过操作具种系嵌合能力（germline competent）的干细胞，HR介导的基因打靶促进了生成敲进和敲除动物模型。然而，尽管HR介导的基因打靶可高度精确地改变遗传序列，但目的重组事件的效率却非常低下，给大规模应用基因打靶实验带来了巨大的挑战。

为了克服这些挑战，近年来开发出了一系列基于核酸酶的可编程基因组编辑技术，使得能够靶向性地、高效地改造多种真核生物，尤其是哺乳动物物种。在当前的基因组编辑技术中，发展最快的就是一类称作为Cas9的RNA引导核酸酶，其来自于细菌的适应性免疫系统CRISPR,借助于短RNA分子的引导Cas9可以轻易地靶向几乎所有的基因组选择位点。

CRISPR-Mediated Modular RNA-Guided Regulation of Transcription in Eukaryotes

研究人员指出CRISPR技术可以用于真核细胞转录调控研究，CRISPRi可以作为真核细胞基因表达精确调控的一种通用工具。

此前这一研究组发现当缺失核酸内切酶活性的Cas9与一种导向RNA共表达时候，会产生一种DNA识别复合物，这种复合物能特异性干扰转录延伸，RNA聚合酶结合，或转录因子结合。研究人员将这个系统称为CRISPR干扰（CRISPRi），指出这一系统能有效抑制大肠杆菌中靶向基因的表达，并且不会出现脱靶效应。而且利用CRISPRi，还可以同时抑制多个靶基因，这种作用也是可逆。

在这一基础上，研究人员进一步发现在不同的调控功能元件的效应位点，加入dCas9，能促进其稳定和有效转录的抑制或激活，这一点在人类和酵母细胞中都得到了证实。同时将dCas9耦合到转录抑制结构域还能极大的增强多个内源性基因的表达沉默。此外研究人员还利用RNA-seq分析表明，CRISPR干扰（CRISPRi）介导的转录抑制特异性很高。

这些研究数据均表明，研究人员建立的CRISPR系统可以作为一个模块化，灵活的DNA结合平台，用于针对靶向DNA序列蛋白召集，这也表明CRISPRi可以作为真核细胞基因表达精确调控的一种通用工具。

One-Step Generation of Mice Carrying Reporter and Conditional Alleles by CRISPR/Cas-Mediated Genome Engineering

这项研究实现了一步操控小鼠基因组纳入了报告基因和条件性等位基因，这样现在生成包含如此复杂工程等位基因的动物只需数周而非数年的时间，并可利用这些动物来构建疾病模型及研究基因功能。

（生物通：万纹）