CRISPR技术实现早期干细胞谱系转换

　　

　1月19日，NPG集团期刊Scientific Reports发表了中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学课题组研究成果Conversion of embryonic stem cells into extraembryonic lineages by CRISPR-mediated activators。该研究首次利用CRISPR技术直接调控内源性基因表达，将胚胎干细胞分别诱导为胚外滋养层干细胞和原始内胚层细胞，成功实现早期胚胎细胞之间的谱系转换。

　　自2012年CRISPR/CAS9技术发明以来，该技术被广泛应用于基因编辑，取得了许多重要的研究成果。随着研究的深入，该技术逐渐应用到其它领域，包括内源基因表达调控、活细胞染色体原位杂交、功能基因筛选等，简化了基因研究方法，加速了生命科学的进展。利用无酶切活性的dCAS9，通过融合基因表达调控因子，如转录激活因子VP64、转录抑制因子KRAB，可特异地强制内源基因启动或沉默，而不必破坏基因结构，这有利于基因功能的研究，但利用这项技术进行细胞命运调控的报道极少。

　　早期胚胎囊胚的组成包括胚胎干细胞（ESC）、滋养干层细胞（TSC）和原始内胚层细胞（XEN）。赖良学课题组研究发现，CRISPR介导的转录激活因子可有效启动ESC的内源基因Cdx2和Gata6基因的表达。Cdx2是TSC的标记基因，Gata6是XEN的标记基因，两者均不在ESC中表达。通过进一步诱导实验发现，通过调控这两个内源性基因的表达，ESC可分别被直接诱导为胚外细胞TSC和XEN。通过标记基因检测以及体内外分化实验证实这些诱导细胞是有完全功能的细胞。该研究首次通过直接调控内源基因表达实现早期胚胎细胞之间的细胞谱系转换。随着技术的进一步成熟，以后还可用于替代细胞重编程技术，使细胞命运调控更加简单和安全。

 

CRISPR介导的转录激活因子可有效启动ESC的内源基因Cdx2和Gata6的表达及诱导转分化 

原文摘要：

Conversion of embryonic stem cells into extraembryonic lineages by CRISPR-mediated activators

The recently emerged CRISPR/Cas9 technique has opened a new perspective on readily editing specific genes. When combined with transcription activators, it can precisely manipulate endogenous gene expression. Here, we enhanced the expression of endogenous Cdx2 and Gata6 genes by CRISPR-mediated activators, thus mouse embryonic stem cells (ESCs) were directly converted into two extraembryonic lineages, i.e., typical trophoblast stem cells (TSCs) and extraembryonic endoderm cells (XENCs), which exhibited characters of TSC or XENC derived from the blastocyst extraembryonic lineages such as cell morphology, specific gene expression, and differentiation ability in vitro and in vivo. This study demonstrates that the cell fate can be effectively manipulated by directly activating of specific endogenous gene expression with CRISPR-mediated activator.