川大院士发表CRISPR/Cas综述文章

　　

生物通报道：七月十五日，四川大学生物治疗国家重点实验室的研究人员在国际学术期刊《Human Gene Therapy》发表综述文章，提出了CRISPR/Cas传递载体所面临的挑战，并指出了非病毒载体所发挥的潜在作用。

中国科学院院士魏于全是本文共同作者之一。魏于全目前是四川大学副校长、教育部“****奖励计划”第二批特聘教授，1997年国家杰出青年科学基金获得者。现任四川大学生物治疗国家重点实验室主任，第五届教育部科学技术委员会生物学二部常务副主任，担任 Human Gene Therapy 副主编。1986 年毕业于华西医科大学获硕士学位， 1991年至1996 年在日本京都大学医学院留学并获博士学位，于1996年回国。主要从事肿瘤生物治疗的基础研究、应用开发与临床医疗实践。相关研究结果已发表在Nature Medicine, PNAS, Blood, CancerRes., J. Immunol., J. Biol.Chem等国际期刊。本文通讯作者是四川大学生物治疗国家重点实验室、衰老研究实验室的魏霞蔚博士。

基因组编辑技术，可让我们靶定细胞和生物体中的基因组序列变化，既能作为一种强大的工具，应用于生物学基础研究中，也有潜力用于遗传性疾病的治疗。在精确的基因组编辑过程中，首先通过核酸酶诱导特定位点的DNA双链断裂（DSB）。早期的基因组编辑采用DSB诱导核酸酶，如大范围核酸酶、锌指核酸酶和转录激活因子样效应物核酸酶（TALENs），它们靶定基因组中的特异位点。最近，（CRISPR）/CRISPR相关（CRISPR/Cas）系统——一个RNA引导核酸酶，已经彻底改革了执行基因组编辑的方式。延伸阅读：国际期刊评论CRISPR基因疗法。

CRISPR系统是许多细菌用来保护自己免受外源核酸（如病毒或质粒）的适应性免疫机制。不同类型的CRISPR/Cas系统（I、II和III），其实现核酸识别的分子机制有所不同。II型CRISPR / Cas系统依赖于仅仅一个单一蛋白质，用于RNA指导的特定DNA识别和切割，这是基因组编辑应用的一种自适应性。同时，Cas9蛋白被鉴定为防御病毒入侵所必不可少的一个多功能蛋白。在2013年，有研究团队报告了由II型CRISPR系统完成的化脓性链球菌（Streptococcus pyogenes）靶向基因组编辑。此后，CRISPR/Cas9系统一直是基因组工程和基因组调控的一个新兴领域。

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CRISPR/Cas9系统的应用，必须引入两个关键部件，包括Cas9核酸酶和向导RNA（gRNA），gRNA是由一个crRNA和一个不变的tracrRNA融合形成。Cas9使用gRNA形成具有位点特异性DNA序列的碱基对，并引入一个DSB。因此，Cas9核酸酶可以仅仅通过改变gRNA前20个nt，而靶定特定的位点。由于其通用性、简单性、高特异性和效率，II型CRISPR/Cas系统最近在各种细胞类型中（如小鼠胚胎干细胞和小鼠精原干细胞），显示出巨大的潜力用于精确的基因组编辑。此外，该CRISPR/Cas基因编辑工具已被用于诱导成年小鼠肝脏的癌基因突变，靶定整合的HIV-1前病毒DNA，可消除整合的潜伏病毒。

要想在靶细胞和生物体中进行有效的基因组编辑，适当的传递系统是至关重要的。到目前为止，Cas9系统在体内的传递，仍然具有挑战性的。在Cas9基因编辑平台的传递过程中，采用的是物理方法和病毒载体。然而，物理方法更适用于体外传递，而病毒载体一般涉及安全问题、有限的包装能力，等等。随着非病毒药物递送系统的稳健发展，脂质或聚合物为基础的纳米载体，可能是CRISPR/Cas9系统传递的有效载体。

在这篇综述中，研究人员回顾了用于Cas9系统传递的方法，并概述了最近开发的非病毒载体，它们可能是未来基因组编辑平台的载体。该论文描述了用结构性修改来优化阳离子纳米载体所做出的努力，并突出强调了临床调查研究中充满前景的非病毒载体。

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
Li Ling, He Zhi-Yao, Wei Xia-Wei, Gao Guang-Ping, and Wei Yu-Quan. Human Gene Therapy. July 2015, 26(7): 452-462. doi:10.1089/hum.2015.069.