Cell子刊突破：用CRISPR来控制基因激活的新策略

　　

生物通报道  来自芬兰赫尔辛基大学的研究人员开发出了一种新方法，可以在不改变基因组的情况下激活细胞内的基因。这种方法的应用包括引导干细胞分化。相关研究论文发布在干细胞研究领域领先期刊《Stem Cell Reports》上。

开发这种方法的是在赫尔辛基大学Meilahti医学院Timo Otonkoski教授实验室攻读博士的年轻研究人员Diego Balboa和Jere Weltner。

调控细胞分化是当前干细胞研究最热门的课题。该分化过程是建立在细胞中的一些基因激活及失活这一基础之上，因此研究人员正在致力寻找一些方法来控制基因的激活。研究人员梦想着能够在特定时刻精确地激活和失活一些基因。

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Otonkoski说：“我们可以利用特化细胞来生成未分化的干细胞，又称作诱导多能干细胞（iPS细胞），并且我们可以通过提供适当的生长环境来调控这些细胞的分化。然而，我们却无法充分控制这一分化过程——这一过程有可能进展顺利，但在最后关头，在至关重要的时刻可因一个基因不激活，而使细胞仍然无法成熟。”

CRISPR系统是通过在某些位点切割DNA来编辑基因。人们可以利用这种方法来删除细胞中的某一缺陷基因或是导入某一转移基因，使之按期望的方式表达（延伸阅读：北大鲁凤民教授：用CRISPR/Cas9治疗乙肝 ）。

Otonkoski实验室的研究人员现在开发出了一种方法，可在不改变基因组自身的情况下调控单个基因的行为。这种方法利用了CRISPR技术，但这种调控自身受到添加化学药品的控制。通过导入一些RNA片段到细胞中结合激活蛋白和基因的调控区域，使得目的基因对药物敏感。当向细胞提供调控激活蛋白的化学药品时，这一基因就会按期望的方式激活。

Otonkoski说：“在我们的研究中使用了两种常见抗生素多西环素（doxycycline）和甲氧苄啶(Trimethoprim)，这些化学药物使得我们能够准确、有效地调控许多基因的表达。这种方法对我们测试的所有细胞，包括干细胞起作用。”

Otonkoski教授强调，这种方法当前适用于实验模型中——探讨治疗应用还为时过早。

“现在开发出了基本的概念，并且这种方法已被证实是可行的，我相信它可以成为一种非常重要的研究工具。在我的实验室中我们利用这种方法来调控干细胞分化，但它在其他的研究领域，例如在癌症生物学中还有许多的潜在应用。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Conditionally Stabilized dCas9 Activator for Controlling Gene Expression in Human Cell Reprogramming and Differentiation

CRISPR/Cas9 protein fused to transactivation domains can be used to control gene expression in human cells. In this study, we demonstrate that a dCas9 fusion with repeats of VP16 activator domains can efficiently activate human genes involved in pluripotency in various cell types. This activator in combination with guide RNAs targeted to the OCT4 promoter can be used to completely replace transgenic OCT4 in human cell reprogramming. Furthermore, we generated a chemically controllable dCas9 activator version by fusion with the dihydrofolate reductase (DHFR) destabilization domain. Finally, we show that the destabilized dCas9 activator can be used to control human pluripotent stem cell differentiation into endodermal lineages.