用CRISPR迅速锁定致病突变

　　

生物通报道：CRISPR/Cas技术可以实现定向基因组编辑，快速生成转基因动物模型用于研究人类遗传疾病。德国科学家们利用外显子测序和CRISPR/Cas基因组编辑，在短时间内鉴定了一种人类肢体缺陷的致病突变。这项成果发表在一月十一日的Genome Research杂志上。

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/Cas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系统发展成了强大的基因组编辑工具。该系统使用简单而且扩展性强，很快便成为了生物学领域的香饽饽。几乎所有实验室都可以很方便的进行CRISPR基因组编辑，你只需要在自己感兴趣的细胞或生物中表达Cas9内切酶和引导RNA（gRNA）。内切酶Cas9会在gRNA的指导下引入位点特异性的双链断裂，然后细胞通过同源重组进行修复，最终改写基因组的特定位点。最近，人们也开始用CRISPR-Cas9系统进行基因调控，随心所欲的开/关基因。

研究人员在文章中描述的常染色体隐性疾病，发生在两个不相关的家庭之中。这种疾病以裂足畸形（split-foot defect）、手指甲畸形和听力损失为特征。研究人员发现，发生这种疾病是因为突变干扰了蛋白激酶ZAK的SAM结构域。（延伸阅读：CRISPR、RNAi、TALEN一张图教你做出正确选择）

ZAK是MAPKKK家族的成员，此前人们并不知道它在四肢发育中起作用。研究显示，小鼠发育中的四肢表达Zak，通过CRISPR/Cas敲除Zak会导致小鼠胚胎死亡。进一步研究表明，删除SAM结构域会诱导与Trp63下调有关的复杂后肢缺陷，而Trp63是裂手/裂足畸形的已知致病基因。

这项研究为人们揭示了ZAK在哺乳动物四肢发育中起到的关键性作用，还展示了CRISPR/Cas基因组编辑技术快速鉴定致病突变的强大能力。

 

生物通编辑：叶予

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