CRISPR/Cas9技术及其在转基因动物中的应用

　　

生物通“核心刊物”栏目创办于2002年，主旨在于向国内专业人士展示科研核心刊物，以及生命科学领域杂志每期重点内容，为读者呈现精彩纷呈的国内科研动向，和重大科研进展。目前包括《遗传》、《中国生物工程杂志》、《科学通报》等重点期刊，也欢迎生物类期刊联系合作（联系邮箱：[e-mail]）。

生物通报道：CRISPR/Cas9技术是一种新型的基因组定点编辑技术,具有设计简单、特异性强、效率高及可以在目标位点产生多种类型的编辑结果等特点,适用于在多种细胞中进行大规模的基因编辑。

来自内蒙古大学生命科学学院的学者们综述了CRISPR/Cas9技术的研究背景、基本原理和研究进展,从靶基因敲除(knock-out)、外源基因整合(knock-in)和目标基因转录沉默(knock-down)等方面总结了CRISPR/Cas9在转基因动物中的应用概况,并对现有的三种基因组定点编辑技术进行了比较，他们指出CRISPR/Cas9技术在转基因动物中具有明显的应用优势和良好前景。

在基因组上敲除或者靶向修饰特定基因一直是基因功能研究中的热点问题，20世纪80年代建立起来的利用同源重组的方式进行基因敲除技术由于重组效率较低未能得以广泛应用。以后的研究发现生物体细胞的基因组ＤＮＡ在发生双链断裂时会通过ＤＮＡ同源重组途径和非同源末端连接修复途径修复断裂的双链，在这个过程中会发生较高几率的基因插入、缺失和改变，由此出现了基因组定点编辑技术（Targeted genome editing technology），即利用各种方法对染色体ＤＮＡ双链进行切割，进而诱发ＤＮＡ损伤修复，在靶位点引入特定的基因突变。利用该技术可以更加方便地探究基因功能，深入准确了解某些遗传疾病的发病机理，也可以通过对目标生物的基因组进行特异性的基因编辑得到需要的性状。

基因组定点编辑技术一般需具备两方面的功能，一是能够特异性识别基因组上的目标位点，二是能够在目标位点对ＤＮＡ双链进行切割诱发ＤＮＡ损伤修复机制。由于CRISPR/Cas9统在这两方面表现出了较强的功能，故自其被发现至今，作为新型的基因组定点编辑技术被广泛应用并且取得了较大的进展。

随着对CRISPR/Cas9系统的研究深入，该技术现已广泛地应用于生物领域的各个方面，在动物基因功能和转基因动物研究中包括了knock out特定基因、定点knock in目的基因和knock down靶基因等方面，为转基因动物研究提供了简易、实用的基因组定点编辑技术。

作者指出，利用CRISPR/Cas9基因组定点编辑技术可以快速构建转基因细胞系，进而获得性状优良的转基因动物品种。除了对单个基因的定点修饰产生特定的性状改变，CRISPR/Cas9技术还可以对同一基因组中的不同基因进行同时编辑，利用该技术可以研究多个基因的功能及基因间的相互作用机制，甚至可以实现重新构建一条代谢通路的目的，这对于通过动物转基因技术实现对多基因调控性状的改良并培育高产优质新品系具有重要的意义，CRISPR/Cas9技术在转基因动物研究方面具有广阔的发展前景。

作为一种新兴的技术，CRISPR/Cas系统还有许多未知的方面需要进一步的研究，例如，CRISPR/Cas系统的精细作用机制，Cas9蛋白的催化机制和分子结构，对Type I和Type III两型的开发利用，作为一种细菌和古生菌的免疫系统在动物中发挥作用会不会产生副作用，如何进一步提高它的特异性等。毋庸置疑，CRISPR/Cas技术的出现为基因功能和基因组调控研究提供了一个简单、高效的技术，已经成为基因组修饰和动物品种改良的重要工具，将给这一领域的研究带来革命性的变化。

（生物通）

系列文章：

运用CRISPR技术构建CTCF蛋白降解细胞系

基于CRISPR-Cas9系统高通量筛选研究功能基因

CRISPR/Cas9系统中sgRNA设计与脱靶效应评估

CRISPR/Cas9基因组编辑技术在HIV-1感染治疗中的应用进展

CRISPR/Cas9基因组编辑技术在癌症研究中的应用

原文检索：

中国生物工程杂志 2015, 35(6) 109-115 DOI: 10.13523/j.cb.20150616 ISSN: 1671-8135 CN: 11-4816/Q
CRISPR/Cas9技术及其在转基因动物中的应用