清华大学PNAS发布全新基因编辑系统

清华大学医学院倪建泉教授研究组首次报道了一种高效、可遗传、低耗的果蝇基因组编辑技术，只需构建一种sgRNA质粒就可以实现基因编辑。清华大学医学院博士生任兴杰、孙锦为该论文的共同第一作者。

　　

　 11月4日，清华大学医学院倪建泉教授研究组在《美国科学院院刊》（PNAS）发表题为《高效及可遗传性果蝇基因组Cas9编辑技术》（Optimized gene editing technology for Drosophila melanogaster using germline-specific Cas9）的研究论文，首次报道了一种高效、可遗传、低耗的果蝇基因组编辑技术，只需构建一种sgRNA质粒就可以实现基因编辑。清华大学医学院博士生任兴杰、孙锦为该论文的共同第一作者。

　　在利用模式动物进行基因功能研究的过程中，一套特异、高效的基因编辑工具显得尤为重要。继同源重组之后，基于核酸酶的zinc-finger nuclease (ZFN) 和transcription activator-like effector nuclease (TALEN)系统，大大加快了研究者对模式动物的基因改造。这两套系统在使用过程中，针对靶标基因，需要构建具有特异性DNA序列结合结构域的核酸酶，此过程繁琐复杂，还需经过体外转录过程，使用不便。最新的CRISPR/Cas9系统，是一套基于细菌免疫防御机制的基因组编辑系统， 它由具有核酸酶活性的蛋白(Cas9)和具有导向作用的RNA分子(sgRNA)组成。

图为CRISPR/Cas9系统工作原理。

        该文首次利用果蝇生殖细胞特异性的外源转基因Cas9和优化的表达引导RNA的DNA载体来进行基因组的定点编辑，不仅克服了体细胞突变引起的毒性，而且获得可遗传突变体后代成本低、时间短、效率高。此外，该课题组在此次研究中还设计构建了果蝇全基因组的引导RNA文库（http://www.flyrnai.org/crispr/）。

图为利用Cas9/sgRNA系统来快速高效的进行果蝇基因组编辑。

        该研究得到了清华-北大联合中心、国家重点基础研究发展计划（973）和教育部博士点基金等的支持。

原文摘要：

Optimized gene editing technology for Drosophila melanogaster using germ line-specific Cas9.

The ability to engineer genomes in a specific, systematic, and cost-effective way is critical for functional genomic studies. Recent advances using the CRISPR-associated single-guide RNA system (Cas9/sgRNA) illustrate the potential of this simple system for genome engineering in a number of organisms. Here we report an effective and inexpensive method for genome DNA editing in Drosophila melanogaster whereby plasmid DNAs encoding short sgRNAs under the control of the U6b promoter are injected into transgenic flies in which Cas9 is specifically expressed in the germ line via the nanos promoter. We evaluate the off-targets associated with the method and establish a Web-based resource, along with a searchable, genome-wide database of predicted sgRNAs appropriate for genome engineering in flies. Finally, we discuss the advantages of our method in comparison with other recently published approaches.