中国医学科学院新文章：sgRNA对CRISPR效率的影响

　　

生物通报道  来自中国医学科学院北京协和医学院、美国罗马琳达大学的研究人员，在新研究中探讨了sgRNA的长度对CRISPR介导基因敲除效率的影响。他们的研究结果发布在6月24日的Scientific Reports杂志上。

中国医学科学院北京协和医学院的张孝兵（Xiao-Bing Zhang）博士和程涛（Tao Cheng）教授是这篇论文的共同通讯作者。

程涛教授主要从事血液学及干细胞生物学方面的研究，尤其在干细胞细胞周期调控研究方面做出了一系列原创性工作，已在Science、 Nature、 Nature Cell Biology、 Nature Medicine、Nature Genetics、等中外著名刊物发表论文50余篇。

2013年，其领导中国医学科学院北京协和医学院的研究人员发现，促凋亡蛋白PUMA作为p53的作用靶标参与抑制了体细胞重编程，抑制这一分子有可能提高体细胞重编程的效率。相关研究论文发表在Nature Communications杂志上（****Nature子刊揭示细胞重编程路障）。

2014年，程涛教授与中国科学院北京基因组研究所的王前飞研究员，以及辛辛那提儿童医院医疗中心的黄刚教授合作，通过分析一对3岁双胞胎姐妹（一名健康，一名罹患侵袭性白血病）的基因组，确定了一个新型的分子靶点，其有可能为治疗复发性和致命性恶性肿瘤提供了一条新途径。该研究指出与称作为SETD2的基因相关的一条分子信号通路，可能在血细胞DNA转录和复制的一个关键步骤过程中发生了突变。这些研究发现在线发表在Nature Genetics杂志上（中国科学家Nature子刊揭示侵袭性癌症新线索）。

2016年5月，程涛教授与张孝兵博士合作对中国医学科学院北京协和医学院研究团队此前开发的一个附加体载体（episomal vector）系统进行优化，将成人外周血（PB）生成无外源基因整合（integration-free）的诱导多能干细胞的重编程效率提升了一百多倍。这项研究发表在Stem Cell Reports杂志上（中国医学科学院Cell子刊发表重编程新成果 ）。

在这篇新文章中，作者们指出CRISPR-Cas9是一种强大的基因组编辑技术，但会导致一些脱靶效应。研究发现在293T细胞中截短的sgRNAs (17nt)可以减少脱靶切割，且不会影响靶向破坏效应。但目前尚未对7nt sgRNAs与全长20nt sgRNAs在人类间充质干细胞(MSCs)和诱导多能干细胞(iPSCs)中的效力进行过评估。

采用一种GFP报告系统，研究人员证实通过慢病毒载体表达17nt和20nt sgRNAs在293T细胞中诱导基因敲除(KO)的效率达到约95%，而在iPSCs和MSCs中基因敲除效率显著降低分别为60–70%和65–75%。此外，他们发现在在iPSCs和MSCs中相比于全长sgRNAs，采用17nt sgRNAs的基因敲除效率下降了10–20百分点；但错配达5nt的20nt sgRNAs仍然可以诱导脱靶突变。有趣地是，研究人员间或观察到了17nt而非20nt sgRNAs诱导的脱靶效应。

这些结果表明了平衡靶向基因切割效力与脱靶效应的重要性：当效力是在干细胞中进行基因组编辑主要关注的问题时，采用20nt sgRNAs更好。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Different Effects of sgRNA Length on CRISPR-mediated Gene Knockout Efficiency

CRISPR-Cas9 is a powerful genome editing technology, yet with off-target effects. Truncated sgRNAs (17nt) have been found to decrease off-target cleavage without affecting on-target disruption in 293T cells. However, the potency of 17nt sgRNAs relative to the full-length 20nt sgRNAs in stem cells, such as human mesenchymal stem cells (MSCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs), has not been assessed……

作者简介：

程涛

男，北京协和医学院教授（血液内科学和干细胞/再生医学专业），博士生导师，常务副所院长，所院学术委员会主任，实验血液学国家重点实验室主任。1986年毕业于第二军医大学军医系本科，同年考取该校血液病专业研究生，1989年获得医学硕士学位。毕业后在该校附属长海医院完成普通内科和血液病临床专科训练。1993-1994年在美国Hipple癌症研究中心以及1994-1998年在美国哈佛医学院和麻省总医院作为访问学者完成研究训练，此后获得哈佛医学院内科系助理教授职位。2001年后在美国匹兹堡大学医学院放射肿瘤系逐步升至终聘教授，曾任匹兹堡大学癌症研究所干细胞生物学主任。作为项目负责人获美国国立卫生院(NIH)等基金组织多项课题（如RO1）长期资助，多年担任NIH项目评审专家。曾获美国血液学会青年学者奖和美国白血病与淋巴瘤协会学者奖。

程涛教授主要从事实验血液学及干细胞生物学方面的研究，尤其在造血干细胞细胞周期调控研究方面做出了一系列原创性工作。2007年以来，先后获得教育部“****”特聘教授、国家杰出青年基金、卫生部有突出贡献专家、美国中华医学基金会（CMB）杰出教授和中组部“****”国家特聘专家等多项荣誉。