卢冠达博士Cell子刊发表CRISPR新综述

　　

生物通报道  近日，麻省理工学院（MIT）的卢冠达(Timothy Lu)博士在Cell出版社旗下子刊《Trends in Biotechnology》杂志上发表文章，探讨了在活细胞中利用CRISPR技术来建造合成基因回路（当前可免费获取全文）。

卢冠达博士现任MIT电子工程、计算机科学和生物工程系的副教授。这位年仅三十五岁的科研新星曾被麻省理工的百年期刊《技术评论》评为世界青年科技创新家。他不仅在合成生物学领域硕果累累，近年也取得了多项CRISPR研究的重要成果。

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2014年，他的研究团队利用CRISPR-Cas9成功靶标了那些让细菌耐受抗生素的基因。这项发表在Nature Biotechnology杂志上的研究显示，CRISPR-Cas9可以让细菌的耐药基因和致病基因丧失功能，帮助人们选择性杀死危害比较大的致病菌（卢冠达博士Nature子刊开发CRISPR系统新功用）。

2015年，卢冠达博士在Molecular cell杂志上发表文章，介绍了一种以CRISPR-Cas9为基础的基因组靶向技术，CRISPR-Display (CRISP-Disp)在非编码RNA研究领域的应用前景。文章指出，尽管目前CRISP-Disp还需要进一步测试，明确它用于各种人工和天然非编码RNA时的局限。这一技术将成为一个广泛适用的研究工具，帮助人们将非编码RNA带到特定的基因组位点，在那里实现各种各样的功能（卢冠达博士：用CRISPR揭示非编码RNA的秘密）。

2016年，卢冠达领导麻省理工学院的研究人员在PNAS杂志上发布了多重条码的CRISPR-Cas9筛选平台。该平台结合了CRISPR-Cas9和CombiGEM技术，能够在人类细胞中对带条码的基因扰动组合进行大规模平行筛选（华人学者PNAS发表CRISPR新技术 ）。

由于有潜力推动基础研究，实现医学实际应用及生成生物燃料与化学商品，在活细胞中建立合成调控回路成为了合成生物学中的一个深入研究的领域。缺少能够在一个细胞中协作运行且无串扰的功能元件是在构建基因回路中面对的一个基本挑战。迄今为止构建的大多数合成回路都是利用转录调控，因此能够构建复杂的回路依赖于获得可编程的（能够对所有用户定义的靶序列起作用）及有效的（能够按需要的表达水平调控靶基因）合成转录因子(TFs)。目前构建可编程、序列特异性合成TFs的方法主要有三种：锌指蛋白(ZFPs)，转录激活子样效应因子（TALE）和CRISPR。

CRISPRs全称为规律成簇间隔短回文重复(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)，这是一类广泛分布于细菌和古菌基因组中的重复结构。研究表明，CRISPR与一系列相关蛋白、前导序列一起，能为原核生物提供对抗噬菌体等外源基因的获得性免疫能力。近年来，CRISPR系统被利用于各种不同的宿主细胞中实现转录调控，为设计合成TFs提供了见所未有的简易性。在这篇文章中，卢冠达与合著作者们概述了如何利用CRISPR来构建合成基因回路，并讨论了近期在CRISPR介导基因调控方面取得的一些进展，这为未来构建日益复杂的、可编程的有效的基因回路提供了可能性。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Engineering Synthetic Gene Circuits in Living Cells with CRISPR Technology

One of the goals of synthetic biology is to build regulatory circuits that control cell behavior, for both basic research purposes and biomedical applications. The ability to build transcriptional regulatory devices depends on the availability of programmable, sequence-specific, and effective synthetic transcription factors (TFs). The prokaryotic clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR) system, recently harnessed for transcriptional regulation in various heterologous host cells, offers unprecedented ease in designing synthetic TFs. We review how CRISPR can be used to build synthetic gene circuits and discuss recent advances in CRISPR-mediated gene regulation that offer the potential to build increasingly complex, programmable, and efficient gene circuits in the future.