中国学者：提高CRISPR/Cas9介导基因组编辑的效率

　　

生物通报道  来自中国医学科学院、上海科技大学的研究人员报告称，在大鼠中他们通过抑制非同源末端连接（NHEJ）以及利用Cas9蛋白提高了CRISPR/Cas9介导的精确基因组编辑的效率。这一研究成果发布在5月10日的RNA Biology杂志上。

精确的修饰如点突变、密码子替换，插入或精确的定点缺失对于研究准确的基因功能至关重要。CRISPR/Cas9系统已证实是一种可用来生成基因敲除和基因敲入动物的强大工具。然而相比于NHEJ信号通路，CRISPR/Cas9介导的同源重组(HR)引导精确遗传修饰相对低效，人们迫切期望它能够得到进一步的改善。

在这项新研究中，研究人员采用了两种策略来提高大鼠中精确遗传修饰。Scr7是一种DNA连接酶IV抑制剂，最初被确定为是一种抗癌化合物，现被人们视为是一种潜在的NHEJ抑制剂。研究人员利用Scr7来提高了HR介导的精确遗传修饰。同时他们利用Cas9蛋白而非mRNA节省了mRNA翻译为蛋白质的步骤，提高了精确修饰效率。他们选择Fabp2 和Dbndd1位点分别敲入了Cre 和CreERT2。这些研究结果证实了Scr7和Cas9蛋白均可促进精确遗传修饰。

中国医学科学院医学实验动物研究所人类疾病模型中心主任张连峰(Lianfeng Zhang)，和上海科技大学的黄行许（Xingxu Huang ）教授是这篇论文的共同通讯作者。

张连峰教授主要从事人类疾病动物模型研制和以分子影像和病理为主要技术手段的比较医学分析研究，主要研究的重大疾病模型包括心脏病模型、痴呆症模型和肿瘤模型，发表论文110余篇，其中SCI论文40多篇。

2014年，张连峰教授与中国科学院动物研究所赵勇研究员、协和张宏冰教授及南京大学杨中州教授合作，应用髓系特异缺失TSC1基因的小鼠（TSC1KO）研究发现，TSC1KO小鼠随着年龄的增长而自发患有严重自身免疫性疾病，并且该小鼠对内毒素炎性休克十分敏感，亚致死剂量的LPS可导致该小鼠死亡。该研究成果发表于Nature Communications杂志上（Nature子刊：巨噬细胞极化及炎性反应调控新机制 ）。

黄行许教授是近年来基因组编辑领域的风云人物之一。其实验室不仅首次在世界上利用CRISPR/Cas9进行了大鼠的条件性基因敲除，还通过原核注射实现了世界上首次猴基因敲除，这些成果在国际上受到广泛的瞩目。

2014年，任职南京大学模式动物研究所的黄行许教授，和Wellcome Trust Sanger研究所的William C Skarnes合作，将Cas9 mRNA和sgRNA注射到小鼠胚胎后会引起脱靶突变。随后他们利用Cas9切刻酶进行了活体基因组编辑，成功将这种脱靶效应最小化。这项研究发表在Nature Methods杂志上（Nature子刊：黄行许教授解决基因组编辑的脱靶问题 ）。

2015年，黄行许教授再度与William C Skarnes展开合作，调查了Cas9基因改良小鼠的脱靶突变情况。研究结果发布在5月28日的Nature Methods杂志上（南京大学黄行许Nature子刊CRISPR-Cas9研究新文章 ）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Increasing the efficiency of CRISPR/Cas9-mediated precise genome editing in rats by inhibiting NHEJ and using Cas9 protein

Precise modifications such as site mutation, codon replacement, insertion or precise targeted deletion are needed for studies of accurate gene function. The CRISPR/Cas9 system has been proved as a powerful tool to generate gene knockout and knockin animals. But the homologous recombination (HR)-directed precise genetic modification mediated by CRISPR/Cas9 is relatively lower compared with nonhomologous end-joining (NHEJ) pathway and extremely expected to be improved……

作者简介：

张连峰

男，北京协和医学院理学博士，Baylor医学院博士后。中国医学科学院医学实验动物研究所人类疾病模型中心主任。从事人类疾病动物模型研制和以分子影像和病理为主要技术手段的比较医学分析研究，主要研究的重大疾病模型包括心脏病模型、痴呆症模型和肿瘤模型，发表论文110余篇，其中SCI论文40多篇。主编疾病动物模型相关专著2部，副主编3部，申请专利10余项。

黄行许
  
1986年本科毕业于南昌江西农业大学牧医系；1995年在华南农业大学获硕士学位；1998年毕业于南方医科大学，获博士学位；1998年至2000年在中科院生物物理研究所从事博士后研究。2001年至2007年，在美国贝勒医学院从事博士后研究。2008年至2014年，受聘于南京大学模式动物研究所任教授、博导，2015年加盟上海科技大学生命科学与技术学院任副教授。
  
主要研究内容  
在配子的发生过程中不仅要保证遗传和表观遗传的稳定，而且伴随发生一系列基本的生物学事件，如重编程和定向分化。配子发生提供了重编程和定向分化的理想模型。通过对配子发生的整体水平的研究，人们证实了重编程和定向分化是由转录因子和表观修饰调控的。当前生物学的研究前沿之一就是对这些重编程和定向分化过程中的转录因子和表观修饰调控机制及其生物学意义进行深入探讨。但由于技术的限制，很难进行位点特异的转录和表观修饰操作，阻碍了对配子发生过程中的重编程和定向分化的转录和表观遗传修饰调节的认识和理解。我们课题组的研究目的就是：研发特异性调节转录因子功能性反应元件以及表观遗传修饰的策略，并以此揭示配子发生过程中的转录和表观遗传修饰调节的机制及其生物学意义。