Cell子刊发表CRISPR研究新成果

　　

生物通报道  能够编辑所需序列，在其中添加、删除、激活或抑制特异的基因，制定化的基因组编辑技术具有很大的潜力应用于医学、生物技术、食品和农业等领域。

现在，来自北卡罗来纳州立大学的研究人员和同事们，针对帮助驱动CRISPR-Cas基因组编辑系统的6个核心分子元件展开了调查。他们的研究论文发表在《分子细胞》（Molecular Cell）杂志上。

北卡罗来纳州立大学食品、生物加工和营养科学副教授Rodolphe Barrangou博士，以及化学和生物分子工程学助理教授Chase Beisel博士，均利用CRISPR-Cas来靶向修饰细菌和人类细胞中的某些DNA序列。CRISPR代表的是“规律成簇的间隔短回文重复”(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)，Cas指的是一个基因家族，其对应的蛋白质与CRISPR系统有关联，其可以一种序列依赖性方式特异地靶向和切割DNA。

作者们说，实质上，细菌利用了这一系统作为一种防御机制来对抗有害入侵物如病毒。而现在，研究人员利用了同样的系统来迅速及更精确地靶向编辑某些基因。

Barrangou说：“这篇论文阐明了CRISPR-Cas的运作机制。如果我们将这一系统比作是一个谜题，这篇论文阐明了该系统的某些部件以及它们相互联结的机制。更重要的是，我们辨别出了哪些部件在结构上或功能上极为重要，而哪些则不是。”

CRISPR-Cas系统在全球各地致力于寻找基因操控新方法的研究人员之间如野火般传播开来。Barrangou说，这篇论文的研究发现将使得研究人员能够提高他们靶向DNA的特异性和效率，为更精确的遗传修饰创造条件。

Barrangou和Beisel的研究工作为操控食品应用中的相关细菌，譬如为你的酸奶找到更安全和更有效的有益菌种，改良农业模式生物包括对农作物进行基因编辑减低它们的染病几率带来了希望。

当前，他们正在与加州一家新成立的生物技术公司Caribou Biosciences展开合作。研究人员说，这表明了北卡罗来纳州立大学的两个实验室将焦点放在了建立于工业与学术界之间的桥梁上，也表明了CRISPR技术的商业潜力。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Guide RNA Functional Modules Direct Cas9 Activity and Orthogonality

The RNA-guided Cas9 endonuclease specifically targets and cleaves DNA in a sequence-dependent manner and has been widely used for programmable genome editing. Cas9 activity is dependent on interactions with guide RNAs, and evolutionarily divergent Cas9 nucleases have been shown to work orthogonally. However, the molecular basis of selective Cas9:guide-RNA interactions is poorly understood. Here, we identify and characterize six conserved modules within native crRNA:tracrRNA duplexes and single guide RNAs (sgRNAs) that direct Cas9 endonuclease activity. We show the bulge and nexus are necessary for DNA cleavage and demonstrate that the nexus and hairpins are instrumental in defining orthogonality between systems. In contrast, the crRNA:tracrRNA complementary region can be modified or partially removed. Collectively, our results establish guide RNA features that drive DNA targeting by Cas9 and open new design and engineering avenues for CRISPR technologies.