遗传学大牛谈CRISPR革命的下一站

2016年6月1日，哈佛医学院著名的遗传学教授George Church以通讯作者身份，在国际著名期刊《The FEBS Journal》发表题为“Next stop for the CRISPR revolution: RNA guided epigenetic regulators”的综述文章，畅谈CRISPR这项革命性技术的下一站：RNA引导的表观遗传学调节因子。

　　

生物通报道：George M. Church是哈佛医学院著名的遗传学教授、Wyss研究所的核心成员，被誉为是个人基因组学和合成生物学的先锋。1984年，Church和 Walter Gilbert发表了首个直接基因组测序方法，一些策略现在仍应用在二代测序技术中。此外，他还发明了多重化分子技术和条码式标签，并作为纳米孔测序技术的发明者之一。

2014年9月，George M. Church教授领导哈佛医学院的团队，开发了单分子互作测序（SMI-Seq）技术，该技术能够实现单分子水平上的并行分析，获得大量蛋白质的互作图谱。相关阅读：遗传学大牛Nature发表新技术：单分子互作测序。随后的11月，他领导哈佛医学院的团队，在人iPS细胞中进行了CRISPR基因编辑。他们将全基因组测序和靶向深度测序结合起来，鉴定了Cas9编辑iPS细胞时的脱靶效应，还鉴定了一个影响Cas9特异性的单核苷酸变异（SNV）。这项研究发表在Nature Communications杂志上。相关阅读：遗传学大牛最新文章：CRISPR编辑iPS细胞的脱靶情况。

就基因表达而言，人们主要还是一次研究一个基因。去年3月，哈佛大学Wyss研究所的研究人员在George Church的领导下利用CRISPR/Cas9系统开发了一种革命性技术。该技术可以揭示一连串基因回路对生物过程的影响，也可以精确指导干细胞分化，生成再生医学所需的移植器官。相关阅读：著名遗传学家获重要突破：Cas9随心所欲地激活基因。随后的7月份，该研究小组开发出了一种预测软件，可以准确找出最有效的方法利用CRISPR-Cas9基因编辑技术来实现基因打靶。这项重要的研究成果发布在《自然方法》（Nature methods）杂志上。相关阅读：遗传学界大牛Nature子刊发布CRISPR-Cas9新工具。

2016年6月1日，George Church以通讯作者身份，在国际著名期刊《The FEBS Journal》发表题为“Next stop for the CRISPR revolution: RNA guided epigenetic regulators”的综述文章，畅谈CRISPR这项革命性技术的下一站：RNA引导的表观遗传学调节因子。

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CRISPR和CRISPR相关的Cas蛋白，为便宜的，可编程的、和有效的序列特异性DNA打靶，提供了一个突破性的平台。CRISPR-Cas系统通过它天然的核酸酶活性，被自然装备到靶向DNA上。因此，致力于各种各样生物的研究小组，迅速采用该技术，开创性地应用到20多个不同物种的基因组序列编辑当中。然而，生命的生物学代码不仅编码在遗传学中，而且也编码在表观遗传学中。

虽然基因序列编辑是一种强大的能力，但是，我们必须也能够编辑和调控转录和表观遗传学代码。受到早期序列特异性靶向技术（例如ZFs和TALEs）的启发，研究人员迅速将CRISPR-Cas9工具箱扩展到包括转录激活、抑制和表观遗传学修饰。

在这篇综述文章中，作者突出强调了将CRISPR-Cas9工具箱扩展用于转录和表观遗传学调控所取得的进展，也讨论了这些工具的最佳实践指南，以及对于其的未来应用做了展望。

综述最后，作者总结道，CRISPR和Cas9为基础的工具，已经满足了基因组编辑以及表观遗传学调控所需要的一个有效的、可编程的、容易使用的平台。因此，这个领域正在快速发展，并快速发现新的方法来适应这个系统，以及发现新的规则来提高这些工具的效率。这些工具开辟了快速大规模基因组扫描以发现功能获得和功能缺失的可能性，以前所未有的深度和精度绘制出功能性网络。虽然基于CRISPR的转录和表观遗传学调节因子，还有几个方面仍有待于表征，例如这些工具的相对优势、脱靶活性的确切水平以及体内传递这些工具的能力。但是，研究人员仍然预见到将有许多激动人心的应用，例如通过调节内源性位点上的表达，探测新类别的非编码基因功能，以及应用于人类基因治疗的新范式。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Next stop for the CRISPR revolution: RNA guided epigenetic regulators
Abstract:Clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats (CRISPRs) and CRISPR-associated (Cas) proteins offer a breakthrough platform for cheap, programmable, and effective sequence-specific DNA targeting. The CRISPR-Cas system is naturally equipped for targeted DNA cutting through its native nuclease activity. As such, groups researching a broad spectrum of biological organisms have quickly adopted the technology with groundbreaking applications to genomic sequence editing in over 20 different species1,2.However, the biological code of life is not only encoded in genetics, but in epigenetics as well.

While genetic sequence editing is a powerful ability, we must also be able to edit and regulate transcriptional and epigenetic code. Taking inspiration from work on earlier sequence-specific targeting technologies such as zinc fingers (ZFs) and transcription activator-like effectors (TALEs), researchers quickly expanded the CRISPR-Cas toolbox to include transcriptional activation, repression, and epigenetic modification. In this review, we highlight advances that extend the CRISPR-Cas toolkit for transcriptional and epigenetic regulation, as well as best practice guidelines for these tools, and a perspective on future applications.