CRISPR基因敲除、CRISPRi与shRNA，谁更胜一筹？

　　

生物通报道  来自荷兰癌症研究所的研究人员通过鉴别必需基因，验证了CRISPR基因敲除筛查优于短发夹RNA(shRNA)和CRISPR干扰（CRISPRi）。这项研究工作发布在近期的《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上。

功能性遗传筛查为研究领域提供了许多有价值的信息，在肿瘤学领域它被利用来鉴别诊断标记物和治疗靶点，或是在病毒学中用于鉴别对于病毒成功入侵和/或繁殖至关重要的宿主细胞因子。大规模的基因扰动通常是借助于RNA干扰(RNAi)来实现，但这种方法受限于混乱的脱靶活性及易变的基因敲落效率。尽管利用多种载体来靶向同一基因可以部分程度上减轻这些不利之处，其仍然难以构建出有效及可靠的全基因组文库（RNAi风光不再，但仍有希望 ）。

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近年来，科学家们改造原核生物的免疫系统CRISPR–Cas9使之适用于哺乳动物细胞，使得人们现在能够利用它在培育人类细胞中轻松、有效及经济实惠地完成基因组编辑。在首次应用于人类细胞后不久，这一系统还被用来完成以往借助于shRNA的全基因遗传筛查，并通过深度测序来检测包含特异单向导RNA(sgRNA)序列的细胞的命运（Nature Methods：利用CRISPR实现快速遗传筛查 ）。

近期一种叫做CRISPRi的方法利用了无酶活性的Cas9 (dCas9)融合KRAB转录抑制结构域，CRISPRi不切割靶基因，而是在dCas9靶向转录起始位点（TSS）时降低靶基因的表达。利用测序来读取sgRNA的相对富集/或耗竭，这一技术也被应用于全基因组范围内调查基因功能（华人学者齐磊：比CRISPR-Cas9更优的CRISPRi ）。

尽管众所周知，脱靶效应和易变的打靶效率限制了基于shRNA的遗传筛查，CRISPR和/或CRISPRi方法是否能够避开这些问题，由此提供优越的功能性遗传筛查仍然是一个问题。一些评估CRISPR技术脱靶活性程度的初期研究工作明确显示存在一些脱靶效应，而另一些研究报告则认为这些有可能是有限的。

对于细胞生命必不可少的基因可作为一个有用的集合来比较不同筛查平台的相对性能。不论在何种环境下，有效地抑制这些基因预计将是致命的。近期，Hart等通过在成百上千的全基因筛查中挑选出一致耗尽的shRNA载体，构建出了必需基因的标准清单。同样，通过选择显示一致低水平表达及在敲低时不影响表型的基因，挑选出了一系列非必需基因。

在这篇Nature Biotechnology研究报告中，研究人员称他们挑选出了预期具有非常一致表型的46个必需基因和47个非必需基因，通过实验完成必需和非必需基因筛查，比较了基于CRISPR/ Cas9、CRISPRi的系统和传统基于shRNA的系统。他们发现CRISPR技术最优，具有低噪音，最小的脱靶效应以及试剂间一致的活性。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

CRISPR knockout screening outperforms shRNA and CRISPRi in identifying essential genes

High-throughput genetic screens have become essential tools for studying a wide variety of biological processes. Here we experimentally compare systems based on clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR)/CRISPR-associated protein 9 (Cas9) or its transcriptionally repressive variant, CRISPR-interference (CRISPRi), with a traditional short hairpin RNA (shRNA)-based system for performing lethality screens. We find that the CRISPR technology performed best, with low noise, minimal off-target effects and consistent activity across reagents.